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实验五 热电偶原理及现象

实验五 热电偶原理及现象
实验五 热电偶原理及现象

北京XXX大学

实验报告

课程(项目)名称:实验五热电偶原理及现象学院:专业:

班级:学号:

姓名:成绩:

2013年12月10日

一、任务与目的

了解热电偶的原理及现象

二、实验仪器

所需单元及附件:

-15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、水银温度计(自备)、主副电源

旋钮初始位置:F/V表切换开关置2V档,差动放大器增益最大。

三、原理(条件)

二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时,当两个接点温度不同时回路中就会产生电流,这一现象称为热电效应,产生电流的电动势叫做热电势。本实验中实验仪所配的热电偶是由铜_康铜组成的简易热电偶,分度号为T。

四、内容与步骤

(1)了解热电偶原理:二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时,当两个接点温度不同时回路中就会产生电流,这一现象称为热电效应,产生电流的电动势叫做热

电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。具体热电偶原理参考教课书。

(2)了解热电偶在实验仪上的位置及符号,实验仪所配的热电偶是由铜_康铜组成的简易热电偶,分度号为T。实验仪有二个热电偶,它封装在双平行梁的上片梁的

上表面(在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点,就是热电偶)和下片梁的下表

面,二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。

(3)按图1接线、开启主、副电源,调节差动放大器调零旋钮,使F/V表显示零,记录下自备温度计的室温。

图1

(4)将-15V直流电源接入加热器的一端,加热器的另一端接地,观察F/V表显示值的变化,待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E。

(5)根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0)

其中:t ------热电偶的热端(工作端或称测温端)温度。

tn------热电偶的冷端(自由端即热电势输出端)温度也就是室温。

0------0℃

1.热端温度为t,冷端温度为室温时热电势。Eab(t,tn)=(f/v显示表

E)/100*2(100为差动放大器的放大倍数,2为二个热电偶串联)。

2.热端温度为室温,冷端温度为0℃,铜-康铜的热电势:Eab(tn,to):查以

下所附的热电偶自由端为0℃时的热电势和温度的关系即铜-康铜热电偶

分度表,得到室温(温度计测得)时热电势。

3.计算:热端温度为t,冷端温度为0℃时的热电势,Eab(t,to),根据计算结果,查分度表得到温度t。

(6)实验完毕关闭主、副电源,尤其是加热器-15V电源(自备温度计测出温度后马上拆去-15V电源连接线)其它旋钮置原始位置。

五、数据处理(现象分析)

将-15V直流电源接入加热器的一端,加热器的另一端接地之后,发现FV表的示示值变化呈增长状态,待示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E=0.176V。

根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:Eab(t,0)=Eab(t,tn)+Eab(tn,0) 其中:t ------热电偶的热端(工作端或称测温端)温度。

tn------热电偶的冷端(自由端即热电势输出端)温度也就是室温。

0------0℃

计算出所测温度:

测的温度为41.36℃

六、结论

通过实验进一步了解了热电偶原理,并且观察了实过程中的工作状况,通过对实验数据的整理计算,得出实验结果温度为41.36℃,通过实验又一次复习巩固了查表以及温度计算等方面的知识。

七、思考:

(1)为什么差动放器接入热电偶后需再调差放零点?

因为在接入热电偶后,会破坏了电路的对称性,而差动放大器的最显著特点就是电路的对称性,所以需再调差放零点。

(2)即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也了会有很大误差,为什么?

实验中由于接点的电阻,导线的长与短,电压测试电路的内阻等等,很多因素影响着电压的测量精度。电压不准,再用电压值去表示温度值,当然也不会非常准确。

虹吸的定义及原理

虹吸的定义及原理 (2011-05-09 17:53:36) 转载▼ 分类:物理 标签: 杂谈 关于虹吸的定义和原理: 下图所示是虹吸现象原理图. A容器中的水通过虹吸管自动流入B容器,在管中取一竖直液片S,设液体对该液片的压强分别为p左与p右,p0为大气压,则p左=p0-ρ水gh左,p右=p0-ρ水gh右,由于引水左管侧的水面比出水管一侧的水面高,故h左p右.即液片所受液体向右的压强大于向左的压强.从而液片向右流动.由于液片是任取的,故管中水在水平段自左向右运动,自动引水.入水管侧液面高于出水管侧液面,而且管子内始终充满水且不漏气,则管中的水流不会停止. 注意:虹吸管在使用前必须充满水,否则两端管口都受大气压作用,而无法使水进入管中,当然水就无法流动起来了. 知道了虹吸管的原理,要换鱼缸的水,可以利用下图装置,把一胶管一端插入水中,另一端垂在缸外,出水口要低于缸底.市场上有很多基于该原理的鱼缸虹吸管装置. (封闭容器内液体压强的计算:先找到与外界连通的静止液面,确定该面上的压强,再以该面为基准,在高于该面的位置,压强等于该面压强减去pgh,在低于该面的位置,压强等于该面压强加上pgh,其中h为计算点与参考面的高度差,p为液体密度。) )当然,图1水平面一样高,不在重力问题。图2重力还是有一定的影响,但主要还是靠大气压强的。

关于虹吸原理问题,我又进行了研究,并就此事向同事们进行了咨询。得出几个不成熟的结论,还请各位指点一二。 一、让我们首先了解虹吸的定义:由于大气压的作用,液体从液面较高的容器通过曲管越过高处而流入液面较低容器的现象。它发生的条件是曲管(虹吸管)里先要灌满液体,同时高于较高液面的液柱的压强不超过大气压。 二、让我们看看虹吸倒底需不需要大气压强。根据原理图公式:p左=p0-ρ水gh左,p右=p0-ρ水gh右,我们可以看到,要使S点左右的压强不同,从而产生虹吸,两个水面的高度差是关键。而水柱的高度就与水柱的重量有关。从这个层面讲,虹吸确实与重力有关。但我们还是要注意p0的作用,p0是什么呢?它就是大气压强,如果p0=0,即没有大气压强,情况会怎样?根据公式可以得出:p左=-ρ水gh左,p右=-ρ水gh右,S点不受左右的压强(负数),水柱中的水由于重力作用,各自落回自己的容器中。所以不会产生虹吸。因此正是由于有大气压强,从而缓缓不断的产生压强差,才会产生虹吸现象。 但是重力在虹吸现象中起什么作用呢?还是从压强公式:P=ρgh我们可以看出,没有重力,g(重力加速度)=0,S点左右压强相等,也不会产生虹吸。 综上所述:虹吸现象中,大气压强与重力,均起重要作用,二者缺一不可。 三、河流的水之所以不用大气压强也能流动,是因为它和虹吸的原理不同。我们一定是注意虹吸定义中的:“通过曲管越过高处”的含义。 四、到了月球上,由于没有大气,只有重力,所以产生不了虹吸。 分享: 25 喜欢 1 赠金笔

实验二十一__热电偶的原理及现象实验

热电偶的原理及现象 一、实验目的:了解热电偶测温原理。 二、基本原理:1821年德国物理学家赛贝克(T?J?Seebeck)发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路,当两个结点温度不相同时,回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应(塞贝克效应)。 热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示,热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极,焊接 的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端, 也称热端;未焊接的一端处在温度T0称为自由端 或参考端,也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶 两根导线C是同样的材料,可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大,热电偶的输出电动势愈大;温差为0时,热电偶的输出电动势为0;因此,可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上,将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号,并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表;可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。热电偶一般用来测量较高的温度,应用在冶金、化工和炼油行业,用于测量、控制较高的温度。 本实验只是定性了解热电偶的热电势现象,实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶,分度号为T。实验仪有二个热电偶,它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中,二个热电偶串联在一起,产生热电势为二者之和。 三、需用器件与单元:机头平行梁中的热电偶、加热器;显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源;调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器;调理电路单元中的差动放大器;室温温度计(自备)。 四、实验步骤: 1、热电偶无温差时差动放大器调零:将电压表量程切换到2V档,按图21—2示意接线,检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底(增益为101倍),再逆时针回转一点点(防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良);再调节差动放大器的调零旋钮,使电压表显示0V左右,再将电压表量程切换到200mV档继续调零,使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。

热电偶的工作原理及结构

热电偶工作原理及结构 检修岗位 1.懂工作原理 1.1热电偶测温原理 两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数关系,利用此关系就可测量温度。 这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。汤姆逊定理---由温差引起的电势。 当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2热电偶三大定律 均质导体定律 由单一均质金属所形成 之封闭回路,沿回路上每一 点即使改变温度也不会有电 流产生。亦即,E = 0。

由2种均质金属材料A 与B所形成的热电偶回路中,热电势E与接点处温度t1、t2的相关函数关系,不受A与B之中间温度t3与t4之影响。 中间金属定律 在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C,C之两端接合点之温度t3若为相同的话,E不受C插入之影响。 在由A与B所形成之热电偶回路,将A与B的接合点打开并插入均质的金属C 时,A与C接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话,E不受C插入的影响。

如右图所示,对由A 与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C,形成由A 与C、C与B之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下,E AC + E CB = E AB。 中间温度定律 如右图所示任意数的异种金属A、B、C???G所形成的封闭回路,封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时,此回路的 E=0。

热电偶测温的使用原理

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是: ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2.热电偶的种类及结构形成 (1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

《自动检测技术及仪表》课程设计报告 热电偶温度计的测温原理、选型及其应用 学院: 班级: 姓名: 学号:

目录 一摘要 (3) 二热电偶温度计的测温原理 (3) 2.1 热电偶的测温原理 (3) 2.2 接触电势 (4) 2.3 温差电势 (4) 2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4) 三热电偶温度计的组成结构及其作用和特 (5) 3.1 热电偶温度计的组成结构 (5) 3.2 热电偶温度计的作用及特点 (6) 四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7) 4.1 均质导体定则 (7) 4.2 中间导体定则 (7) 4.3 连接导体和中间温度定则 (8) 五热电偶温度计的误差分析及选型 (8) 5.1 影响测量误差的主要因素 (8) 5.1.1插入深度 (8) 5.1.2响应时间 (9) 5.1.3热辐射 (10) 5.1.4冷端温度 (11) 5.2 热电偶温度计的选型 (11) 六现场安装及其注意事项 (13) 七总结 (13) 八参考文献 (15)

一、摘要 热电偶温度计是一种最简单﹑最普通,测温范围最广的温度传感器,是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意,也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题,详细探讨影响测量误差的主要因素:热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响;在使用时应该怎样选择热电偶温度计,以及使用时的一些安装注意事项,这对提高测量精度,延长热电偶寿命,都有一定的意义。 二、热电偶温度计的测温原理 热电偶温度计是一种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产生电势,这种现象称为热电效应(或者塞贝克效应)。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在 0°C 时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此 , 在热电偶测温时 , 可接入测量仪表 , 测得热电动势后 , 即可知道被测介质的温度。 热电偶温度计测温原理图如图所示: 其中,T是热端、工作端或者测量端, T

有趣的科学小实验-流体力学现象虹吸与喷泉

有趣的科学小实验:流体力学现象虹吸与喷泉一辆车没有油,一辆车有油,想把有油车的油分给没有油车,怎么办呢?总不能把车掀翻,把油倒出来吧。虹吸现象就可以显出它的作用了。这时,汽车司机通常用虹吸管从油桶中将油吸入没有油的车。再比如,河南、山东一带常应用虹吸管把黄河里的水引到堤内灌溉农田;还有,在日常生活中给鱼缸换水的装置所用到的也是虹吸原理。现在我们实际玩一玩。 实验重点: 中小学生做实验掌握虹吸现象在生活中的应用 实验目的: 1、能够制作出一、二种虹吸效果的实验。 2、掌握喷泉、虹吸现象其科学原理。 实验认知: 虹吸是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。虹吸管是人类的一种古老发明,早在公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管,在中国古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。喷泉原是一种自然景观,

是承压水的地面露头。园林中的喷泉,一般是为了造景的需要,人工建造的具有装饰性的喷水装置。喷泉可以湿润周围空气,减少尘埃,降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击,能产生大量的负氧离子。因此,喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。 实验步骤: 1.实验准备:实验器材:天平尺、大立柱、注射器、多用尺、细软管、橡皮筋、透明软管、吸管、注射器筒、软塞、螺丝螺母、底座、针筒软塞。 2. 把穿过多用尺下端的小孔,再穿过天平尺最边上的孔,并通过立柱顶端上的圆孔用螺母固定,用另一个螺丝穿过多用尺上的另一个小孔,再穿过天平尺上的圆孔,并用螺母固定好。另一端按同样方法操作。 3. 把两个针筒软塞分别插入两根吸管,一根插得高一点作进水管,一根插得低一点,几乎与软塞平作出水管;然后用一根细软管把一个软塞上的出水吸管和另一个软塞上的进水吸管连接起来,其他的一个进水管和出水管,分别用细软管和透明软管连接好,最后把软塞推入针筒内。针头口塞上软塞密封。

5.热电偶原理及现象实验

实验五热电偶原理及现象实验 一、实验目的:了解热电偶测温原理。 二、基本原理: 两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路,当两个结点温度不相同时,回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应(塞贝克效应)。 热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示,热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极,焊接 的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端, 也称热端;未焊接的一端处在温度T0称为自由端 或参考端,也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶 两根导线C是同样的材料,可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大,热电偶的输出电动势愈大;温差为0时,热电偶的输出电动势为0; 三、需用器件与单元:机头平行梁中的热电偶、加热器;显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源;调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器;调理电路单元中的差动放大器;室温温度计(自备)。 四、实验步骤: 1、热电偶无温差时差动放大器调零:将电压表量程切换到2V档,按图21—2示意接线,检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底(增益为101倍),再逆时针回转一点点(防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良);再调节差动放大器的调零旋钮,使电压表显示0V左右,再将电压表量程切换到200mV档继续调零,使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。

图21—2 热电偶无温差时差动放大器调零接线示意图 2、将-15V直流电源接入加热器的一端,加热器的另一端接地,如图21—3所示。观察电压表显示值的变化,待显示值稳定不变时记录下电压表显示的电压值V。此电压值V为二个铜-康铜热电偶串联经放大100倍后的热电势。 图21—3 热电偶测温实验接线示意图 3、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式:E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to)计算热电势。 式中:t ------热电偶的热端(工作端或称测温端)温度。 tn------热电偶的冷端(自由端即热电势输出端)温度也就是室温。 to------0℃

虹吸原理

虹吸原理 摘 要:本文论述了虹吸现象的基本原理,并根据实验及公式推导具体阐述了其原理。本位主要介绍了虹吸的悠久历史以及其在古、现代的应用。虹吸现象在古代的主要应用从最早的渴乌,到后来的唧筒、秤漏、莲花漏都是虹吸原理的典型应用;虹吸原理在现代社会也应用于各行各业:“鬼湖”的形成就是虹吸原理的“杰作”,还有马桶、虹吸滤池、虹吸式屋面排水系统、洗胃、虹吸式咖啡壶等等都是虹吸原理制成的。 关 键 词:虹吸;唧筒;秤漏;莲花漏;虹吸滤池 1、引言 虹吸是一种历史悠久的物理现象,同时它也是人们在生活中最常见的物理现象之一。虹吸现象不仅在古代有很丰富的应用,它在现代生活中也有很广泛的应用。大家生活中的很多事情都是靠虹吸原理来实现的,例如:给鱼缸换水;汽车司机常用虹吸管从油桶中吸出汽油或柴油;在古代利用虹吸原理还可以做成计时工具;虹吸原理还可以应用于水处理,如虹吸滤池等等。 2、原理 2.1 虹吸原理 虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。[1] 2.2 实验解释 用图1所示的装置来说明这种现象的原理,当充满水的管子 将A 、B 两个液面高度不同水槽连接后, C 处受到向右的压强为: h P P 1 01g ρ水-= 向左的压强:h P P 202g ρ水-=,其中:P 0为大气压。由于 h 1>h 2, 所以有P 1

实验3 热电偶原理及现象

实验3 热电偶原理及现象

实验3 热电偶原理及现象 实验目的:了解热电偶的原理及现象 实验原理:热电偶的基本工作原理是热电效应,当其热端和冷端的温度不同时,即产生电动势。通过测量此电动势就可以知道两端的温差。若将热电偶的冷端固定某一温度(一般为室温或0℃)则热电偶的热端温度即可知道,从而实现温度的测量。本次实验中,热电偶由两只铜-康铜热电偶串接而成,分别装在上、下梁表面。 所需单元及附件:-15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶(10Ω)、温度计(自备)、主副电源 旋钮初始位置:F/V表切换开关置2V档,差动放大器增益最大。 实验步骤: (1)了解热电偶原理:二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时,当两个接点温度不同时回路中就会产生电流,这一现象称为热电效应,产生电流的电动势叫做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。具体热电偶原理参考教课书。 (2)了解热电偶在实验仪上的位置及符号,(参见

附录二)实验仪所配的热电偶是由铜_康铜组成的简易热电偶,分度号为T。实验仪有二个热电偶,它封装在双平行梁的上片梁的上表面(在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点,就是热电偶)和下片梁的下表面,二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。 (3) 按图2接线、开启主、副电源,调节差动放大器调零旋钮,使F/V表显示零,记录下自备温度计的室温。 图2 (4)将-15V直流电源接入加热器的一端,加热器的另一端接地,观察F/V表显示值的变化,待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E。 (5)用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。(注意:温度计的测温探头不要触到应变片,只要触及热电偶处附近的梁体即可)。

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是: ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 常用的热电偶材料有: 热电偶分度号热电极材料 正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 2.热电偶的种类及结构形成

(1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 热电偶冷端补偿原理 热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

热电偶的测温原理及热电势的注意问题

热电偶的测温原理及热电势的注意问题 本文由https://www.doczj.com/doc/4e17055185.html,提供 热电偶是一种感温元件,是一次仪表,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。 两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。 热电偶工作原理: 两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。 热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度,对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题: 1:热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数; 2 :热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关; 3:当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。

热电偶的原理、结构、选型、常见故障及解决方法

热电偶的原理、结构、选型及常见故障和原因、解决方法等 一、热电偶测温原理 两种不同材料的导体(或半导体)组成一个闭合回路,当两接点温度T和T0不同时,则在该回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶,导体A、B称为热电极。两个接点,一个称热端,又称测量端或工作端,测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端,又称参考端或自由端,它通过导线与显示仪表相连。 电偶体结构图 接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时,自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散,在接触处失去电子一侧带正电,得到电子一侧带负电,扩散达到动平衡时,在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。两接点的接触电势e AB(T)和e AB(T0)可表示为 式中:K——波尔兹曼常数; e——单位电荷电量;NAT、NBT和N AT0、N BT0——温度分别为T和T0时,A、B两种材料的电子密度。 温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时,高温端的电子能量要比低温端的电子能量大,因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多,结果高温端因失去电子而带正

电,低温端因获得多余的电子而带负电,因此,在导体两端便形成接触电势。 热电偶回路中产生的总热电势为 eAB(T, T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0) 在总热电势中,温差电势比接触电势小很多,可忽略不计,则热电偶的热电势可表示为:eAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0) 对于已选定的热电偶,当参考端温度T0恒定时,eAB(T0)=c为常数,则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系,即eAB(T,T0)=eAB(T)-c=f(T) 这一关系式在实际测量中是很有用的,即只要测出eAB(T,T0)的大小,就能得到被测温度T,这就是利用热电偶测温的原理。 二、热电偶基本定律 1、均质导体定律:由两种均质导体组成的热电偶,其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关,与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即如材料不均匀,当导体上存在温度梯度时,将会有附加电动势产生。这条定理说明,热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。 2、中间导体定律:利用热电偶进行测温,必须在回路中引入连接导线和仪表,接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢?中间导体定律说明,在热电偶测温回路内,接入第三种导体时,只要第三种导体的两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响。 3、中间温度定律:在热电偶测温回路中,t c为热电极上某一点的温度,热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、t c 和tc、t0时的热电势eAB(t, t c)和eAB(tc, t0)的代数和,即eAB(t,t0)=eAB(t,t c)+eAB(tc,t0 该定律是参考端温度计算修正法的理论依据,在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。 三、热电偶的结构形式 为了适应不同生产对象的测温要求和条件,热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。

热电偶测量温度原理.

1、2两点的温度不同时,回路中就会产生热电势,因而?就有电流产生,电流表就会?发生偏转,这一现象称为热?电效应(塞贝克效应),产生的电势、电流分别叫热电?势、热电流。 热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的,是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体A、B接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0 不同,则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB(t,t0 ),这种现象称为塞贝克效应,即热电效应。EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0 而变,这种回路称为原型热电偶。在实际应用中,将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处,而将参比端分开,用导线接入显示仪表,并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。 第一节热电偶的测温原理 在1821年德国医生塞贝克在实验中发现热电效应以来,经珀尔帖、汤姆逊以及开尔文等科学家的大量研究,热电效应理论得到了不断的发展,并日趋完善。热电偶是热电效应的具体应用之一,它在温度测量中得到了广泛的应用,热电偶具有结构简单、容易制造、使用方便和测量精度高等优点。可用于快速测温、点温测量和表面测量等,但是热电偶也存在着不足的地方,如使用的参考端温度必须恒定,否则将歪曲测量结果;在高温或长期使用中,因受被测介质或气氛的作用(如氧化、还原等)而发生劣化,降低使用寿命。尽管如此,热电偶仍在工业生产和科研活动中起着举足轻重的作用。下面我们从三个热电效应的阐述中来讨论热电偶的测温原理。 一、塞贝克效应和塞贝克电势 热电偶为什么能用来测量温度呢?这就是从热能和电能的相互转化的热电现象说起。在1821年,塞贝克通过实验发现一对异质金属A、B组成的闭合回路(如图1-1)中,如果对

热电偶测温原理及其应用

热电偶测温原理及其应用 重点 1、掌握热电偶测温原理 2、了解热电偶测量电路及其补偿方法 3、了解热电偶应用 一、热电偶简介 热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件. 它广泛用来测量 -200 ℃ ~1300 ℃范围内的温度,特殊情况下,可测至2800 ℃的高温或 4K 的低温。 它具有结构简单,价格便宜,准确度高,测温范围广等特点。 由于热电偶将温度转化成电量进行检测,使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便,适用于远距离测量和自动控制。 在接触式测温法中,热电温度计的应用最普遍。 二、热电偶测温原理

1.定义: 由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。2. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。 将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路,当两个接点 1 和 2 的温度不同时,如果 T > T0(如上图 12-1热电效应),在回路中就会产生热电动势,在回路中产生一定大小的电流,此种现象称为热电效应。 热电动势记为 E AB,导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的,测量时将它置于测温场所感受被测温度,故称为测量端(或工作端,热端)。 接点 2 要求温度恒定,称为参考端(或冷端)。 3.热电效应 导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由e AB (T) 与e AB (T0 )两个接触电势,又因为 T > T0,在导体 A 和 B 中还各有一个温差电势。所以闭合回路总热电动势 E AB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和,即: 4.闭合回路总热电动势

对于已选定的热电偶,当参考温度恒定时,总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数,即E AB( T, T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理。 在实际测温时,必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。 三、有关热电偶测温的基本原则 由一种均质导体组成的闭合回路,不论导体的横截面积,长度以及温度分布如何均不产生热电动势。 如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成,那么,热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关,与热电偶的温度分布无关; 如果热电极为非均质电极,并处于具有温度梯度的温场时,将产生附加电势,如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。 1、均质导体定则 : 2、中间导体定则: 在热电偶回路中接入第三种材料的导体,只要两端的温度相等,该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。

畅谈科学实验 虹吸现象 说明文作文

畅谈科学实验虹吸现象说明文作文 本文是关于畅谈科学实验虹吸现象说明文作文的文章,仅供参考,如果觉得很不错,欢迎点评和分享。 谈到科学,先来谈谈我对科学的理解。科学这个词,我们大家都不陌生,但真正理解这个词却很难,什么叫做科学呢?我查了词典,词典上的意思是:反映自然、社会、思维等反映客观规律的分科知识体系。但我对科学这个词的理解是:任何一种学科中的学问。为什么说是任何一种呢?因为科学这个词的范围很大,任何一门学科都要经过科学家的反复实践才能得以证明。下面我们就谈谈众所周知的一个简单的科学实验----虹吸现象。做这个小实验要准备的材料有:两个盆子、足够的水、一根较长的软管。材料准备好了,具体怎么做呢?首先,把其中一个装了水的盆子,放在较高的地方,可以是桌子或柜子上,然后把没装水的盆子放到较地的地方,再把软管里装满水,两头分别放在两个盆子里,这样,大家就可以发现,装了水的盆子里的水通过软管流到空盆子里了。这个实验的原理是:通过大气压强,将液体从较高处通过软管,先向上再向下流到较低地方去的现象。 借助这个虹吸现象的原理,我给大家讲个故事吧! 肯尼亚北部地区是一望无际的沙漠,这里由于田地荒芜、人烟稀少,几乎是不长农作物的。但是,如果你乘飞机,从飞机上俯视大沙漠,眼下仿佛有一块巨大而美丽的水晶球,这就是非洲著名的图尔卡那湖,又名碧玉湖。一个湖泊在时,人们来到湖畔,只见碧波荡漾,

清澈照人,可是不大一会儿工夫,辽阔的水面就消得无影无踪了,成为一片茫茫的沙漠。这个时隐时现的湖泊被人称为“鬼湖”。为什么会出现“鬼湖”呢?经过科学家们的反复考察、实验,推测制造“鬼湖”的原因是由于类似虹吸泉的现象引起的。在“鬼湖”附近,应该有一个比“鬼湖”地势高的底下空洞,储藏着从别处流来的水,还有一个类似前面讲的软管似的地下通道,将“鬼湖”和地下空洞连接起来,当洞内的积水积到能淹没通道最高位时,水就将通道内的空气挤压掉,水便从空洞里流了出来,便出现“鬼湖”,但又因为“鬼湖”处于沙漠之上,即使水再多也会不消多大功夫就流到沙层下面了,就算这水一时没流掉,由于沙漠上狂风乍起,风沙弥漫,也是不大一会儿,就会被流沙所覆盖,变成一片茫茫的沙海。 所以,我们不能小看周围的每一个小现象,因为任何现象都有它的科学道理的。 感谢阅读,希望能帮助您!

热电偶特性及其应用研究实验报告

实验报告 热电偶特性及其应用研究 姓名: 学号: 班级:

热电偶特性及其应用研究 一、实验目的 1.了解电位差计的构造、工作原理及使用方法; 2.了解温差电偶的测温原理和基本参数; 3.测量铜—康铜热电偶的温差系数。 二、实验原理 1.电位差计的补偿原理 为了能精确测得电动势的大小,可采用图2.10.2所示的线路。其中是电动势可调节的电源。调节,使检流计指针指零,这就表示回路中两电源的电

动势、方向相反,大小相等。故数值上有(2.10.1) 这时我们称电路得到补偿。在补偿条件下,如果的数值已知,则即可求出。据此原理构成的测量电动势和电位差的仪器称为电位差计。 2.实际电位差计的工作原理 使用时,首先使工作电流标准化,即根据标准电池的电动势调节工作电流I。将开关K2合在S位置,调节可变电阻,使得检流计指针指零。这时工作电流I 在段的电压降等于标准电池的电动势,即(2.10.2) 再将开关K2合向X位置,调节电阻Rx,再次使检流计指针指零,此时有 这里的电流I就是前面经过标准化的工作电流。也就是说,在电流标准化的基础上,在电阻为Rx的位置上可以直接标出与对应的电动势(电压)值,这样就可以直接进行电动势(电压)的读数测量。 3. 温差电偶的测温原理 把两种不同的金属或不同成分的合金两端彼此焊接成一闭合回路,如图所示。 若两接点保持在不同的温度t和t0,则回路中产生温差电动势。温差电动势

的大小除了和组成热电偶的材料有关外,唯一决定于两接点的温度函数的差。一般地讲,电动势和温差的关系可以近似地表示成 这里t是热端温度,t0是冷端温度,c称为温差系数,其大小决定于组成电偶的材料。 三、实验所用仪器及使用方法 1.仪器:UJ31型电位差计、标准电池、光点检流计、稳压电源、温差电偶、冰筒、水银温度计、烧杯、控温实验仪等。 2.使用方法 UJ31型电位差计: (1)将K2置于“断”,K0置于“×1”档(或“×10”档,视被测量值而定),分别接上标准电池、检流计、工作电源。被测电动势(或电压)接于“未知1”或“未知2”。 (2)根据温度修正公式计算出标准电池的电动势Es的值,调节Rs的示值与其相等。将K2旋至“标准”档,按下K1(粗)按钮,调节Rn1、Rn2、Rn3,使检流计指针指零,再按下K1(细)按钮,用Rn3精确调节至检流计指针指零。 (3)将K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置,按下K1(粗)按钮,调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,使检流计指针指零,再按K1(细)按钮,细调读数转盘III使检流计指针精确指零。此时被测电动势(或电压)Ex等于读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上的示值乘以相应的倍率之和。 标准电池:

热电偶的工作原理及结构

热电偶工作原理及结构检修岗位 1.懂工作原理 1.1热电偶测温原理 两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数关系,利用此关系就可测量温度。 这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。 汤姆逊定理---由温差引起的电势。 当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2热电偶三大定律 均质导体定律 由单一均质金属所形成 之封闭回路,沿回路上每一 点即使改变温度也不会有电 流产生。亦即,E = 0。 由2种均质金属材料A 与B所形成的热电偶回路中, 热电势E与接点处温度t1、 t2的相关函数关系,不受A 与B之中间温度t3与t4之影 响。 中间金属定律

在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C,C之两端接合点之温度t3若为相同的话,E不受C插入之影响。 在由A与B所形成之热电偶回路,将A与B的接合点打开并插入均质的金属C 时,A与C接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话,E不受C插入的影响。 如右图所示,对由A 与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C,形成由A与C、C与B之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下,E AC + E CB = E AB。 中间温度定律

如右图所示任意数的异种金属A、B、C???G所形成的封闭回路,封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时,此回路的E=0。 如右图所示,A与B所形成之热电偶,两接合点之温度为t1与t2时之E为E12,t2与t3时之E为E13的话,E12 + E23 = E13。此时,称t2为中间温度。 以中间温度t2选择如0℃这样的标准温度,求得相对0℃任意的温度t1、t2、t3???tn之热电动势,任意两点间之热电动势便可以计算求得。 如右图所示,对于使用补偿导线之热电偶回路适用以上之观念。A与B为热电偶,C 与D为A、B用之补偿导线,M为数字电压计,计算后可得下面关系式: E = E AB (t1) - E AB (t3) 也就是说,M 所测定之电

热电偶种类及其工作原理

热电偶种类及其工作原理 2008-9-12 常用的热电偶种类 热电偶的工作原理 什么叫热电偶?这就要从热电偶测温原理说起,热电偶是一种感温元件 , 是一次仪表,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路 , 当两端存在温度梯度时 , 回路中就 会有电流通过,此时两端之间就存在 Seebeck 电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表 ; 分度表是自由端温度在0 ℃ 时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将 保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此 , 在热电偶测温时,可接入测量仪表 , 测得热电

动势后 , 即可知道被测介质的温度。 热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。 对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题: 1、热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数; 2、热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关; 3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 【字体:大 热电偶的结构形式 2007-12-20 热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ·组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ·两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ·补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ·保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 按热电偶的用途不同,常制成以下几种形式。

热电偶的工作原理

热电偶的工作原理 热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。在工业生产过程中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外,由于热电偶是一种有源传感器,测量时不需外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。 热电偶工作原理: 热电偶是一种感温元件,热电偶由两种不同成份的均质金属导体组成,形成两个热电极端。温度较高的一端为工作端或热端,温度较低的一端为自由端或冷端,自由端通常处于某个恒定的温度下。当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在塞贝克电动势—热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。 热电偶温度测量由如图所示三部分组成: ⑴热电偶 ⑵毫伏测量电路或毫伏测量仪表 ⑶连接热电偶和毫伏测量电路的补偿导线与铜线 图1-1 热电偶温度测量电路:

图1-2 原理如图1-2所示,热电偶产生的毫伏信号经放大电路后由VT 端输出。它可作为A/D 转换接口芯片的模拟量输入。 第1级反相放大电路,根据运算放大器增益公式: 111101 2L L O U R U R U ?-=?-= 增益为10。 第2级反相放大电路,根据运算放大器增益公式: 1110 1200561O O O VT U RW R U R RW U V ?+-=?+-===)( 增益为20。 总增益为200,由于选用的热电偶测温范围为0~200℃变化,热电动势0~10mV 对应放大电路的输出电压为0~2V 。 A/D 转换接口芯片最好用5G14433,它是三位半双积分A/D ,其最大输入电压为1999mV 和1999V 两档(由输入的基准电压VR 决定)。我们应选择1999V 档,这样5G14433转换结果(BCD 码)和温度值成一一对应关系。如读到的BCD 码为01、00、01、05,则温度值为101℃。因此,用5G14433 A/D 芯片的话,你可以将转换好的A/D 结果(BCD 码)右移一位(除以10)后直接作为温度值显示在显示器上。 如果A/D 转换芯片用ADC0809,则在实验前期,应先做两张表格:一、放大电路的输出电压和温度的对应关系,一一测量并记录下来制成表格;二、ADC0809的转换结果(数字量)和输入的模拟电压一一对应关系记录下来并制成表格,然后将这两张表格综合成温度值和数字值的一一对应关系表存入系统内存

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