实验一热电偶制作
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实验一 热电偶制作、校验及其静态特性测试实验
一、实验目的：
1、掌握热电偶测温原理和温度测量系统组成，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力。 2、了解热电偶的制作原理，学习热电偶的焊接方法； 3、掌握电位差计的工作原理及使用方法； 4、了解模拟式显示仪表及数字式显示仪表校验方法,从而能较全面的了解与使用显示仪表； 5、掌握工业热电偶比较式校验的实验方法； 6、掌握热电偶的静态特性测试方法及数据处理技术。 二、实验内容： 1、根据热电偶的测温原理，利用实验室提供的热电偶丝等材料制作热电偶，每组制作2支。 2、对选用的显示仪表和电位差计进行校正； 3、采用双极比较法设计热电偶校验系统电路，并对自己制作的热电偶进行校验； 4、测定在校验温度点的热电偶电势，绘制被校热电偶的静态关系曲线； 5、设计单点测温线路、温差测温线路、串联和并联测温线路，画出你所设计的测温线路，简述设计的测温线路的特点和用途，并进行实际的测试。 三、实验原理
使用中的热电偶由于长期受高温作用和介质的侵蚀，其热电特性会发生变
化，为了保证测温的准确和可靠，热电偶应定期进行检定，若检定结果其热电势
分度表的偏差超过允许的数值时，则该热电偶应引入修正值使用。如热电偶已腐
蚀变质或已烧断，则应修理或更换后再行检定。
工业热电偶的检定方法有双极比较法，同名极法等多种，本实验采用双极比
较法进行检定。其方法是用高一级的标准热电偶与被检偶的工作端处在同一温度
下，比较它们的热电偶值二求出被检偶对分度表的偏差，然后根据表1判断被检
偶是否合格，这种方法设备简单、操作方便，一次可检定多支热电偶，常受人们
欢迎。采用此法检定时，将被检偶与标准偶捆绑扎在一块，工作端插入管状电炉
中间的热电势值与分度表上对应点数据进行比较，求出被检热电偶的偏差值，对
于镍铬—镍硅热电偶，通常在400℃，600℃，800℃，1000℃四个整百分数上进行检定。
表1、各种常用热电偶对应分度表的允许偏差 热电偶名称 分度号 等级 使用温度范围（℃） 允许偏差（℃） 新 旧
铂铑10—
铂 S 3LB I 0～100 ±1
1100～1600 ±[1+(t-1100)×0.0037]
II 0～900 ±1.5
600～1600 ±0.25%t
镍铬—镍硅 K 2EU I -40～1100 ±1.5或±0.4%t
II -40～1300 ±2.5或±0.75%t
III -200～40 ±2.5或±1.5%t
附注：表中t为工作端温度，允许以℃或以实际温度的百分数表示时，两者
中采用数值较大的一个值，本试验按II等级计算。
本实验标准热电偶采用铠装镍铬—镍硅热电偶，被检偶采用的自制镍铬—镍
硅热电偶，通过鉴定同时获得这种热电偶的静态特性（即热电偶与温度的对应关
系）。我国标准热电偶传递表见附录I。
四、实验装置及设备
⑴标准镍铬—镍硅热电偶（分度号K） 1支
附标准偶检定证书一份
⑵被检镍铬—镍硅热电偶（分度号K） 1支
⑶UJ36型直流电位差计，0.1级（实际使用时应用0.05级） 1台
⑷自动平衡记录仪ER101/10-1200G 1台
⑸精密数字测温仪MCT-100 1台
⑹管状电炉220V，1KW，1000℃ 1台
⑺冰瓶（瓶中已经放入冰和水） 1台
⑻交流电压表，0～250V 1台
⑼水银温度计，0～100℃ 1支
⑽调压变压器（自耦式，（2～5）KVA） 1台
［11］镍铬—镍硅热电偶丝 若干 五、实验步骤 1、热电偶制作
2、用经验方法识别热电偶
电极材料的颜色、硬度、磁性等物理特征，识别热电偶的种类和正负极。 3、对选用的模拟和数字显示仪表进行调校。
4、将被检热电偶与标准偶捆扎在一起（工作端尽量靠近）后插入管状电炉
中心均温带，然后将热电偶的冷端（即参考端）分别插入一支小玻璃管内再放入
冰瓶中（注：实验装置接线操作应预先完成。）
图1、热电偶检定实验装置示意图 5、为了能较好的在各规定的检定点温度下进行检定，采用标准热电偶来监
视炉温，办法是预先找出标准偶在实验条件下（即冷端处于冰瓶内温度时）其工
作端在检定点温度时产生的热电势值，然后在UJ36型电位差计上给出该电势值
大小相等的已知电势，此时标准偶通过双刀切换与UJ36型电位差计接通后可看
到检流计指针偏转到“一”边，当炉子电源接通升温后，一旦发现UJ36型电位
差计指针重新回到零点，则说明炉子温度正好是到达检定点温度，这时若立即将
切换开关切向被检偶一边，再迅速调整电位差计指针回零，则可测出被检偶在该
检点温度时的热电势大小，那么被检偶在该检定点的偏差就可求出，为此请按下
述步骤操作：
①先求出标准偶在第一个检定点温度（冷端温度为冰瓶内温度）时的电势值
（求法见附录II—1）。填入表2“第一次读数”栏中作为监视炉温到达第一个校验点温度时标准偶的电势值。同时将UJ36型电位差计在开关K扳向“未知”一
边（注意：UJ36型电位差计必须预先调好工作电流和检流计零点，其适用方法
间附录III），将桌面上的双刀开关接通“标准偶”，将电势引入电位差计。
表2、实验数据记录表 检定温度（℃）
对应名义值（mV）（查表）
实验用标准偶证书给出
值
（冷端为0℃） 热电势（mV）
修正值（mV）
检
定
记
录
数
据 标
准
偶 冷端温度 ℃
mV
第一次读数mV
第二次读数mV
被
检
偶 读数（mV）
冷端温度 ℃
mV
整
理
后
数
据 标
准
偶 第一次读数修正为0℃时值
（mV）
第二次读数修正为0℃时值
（mV）
两次平均值（mV）
平均值经修正后的值（ mV）
炉内实际温度（℃）
被检偶冷端修正为0℃时的值（mV）
被检偶的偏差（mV）
被检偶允许偏差（mV）
检定结果
*由表1中查出允许偏差（0℃），再按照不同的检定点温度由附录IV中的热
电势率表（/v℃）折算。 ②接通炉子供电电源，将变压器输出电压调整至200V左右使电炉开始升温，
接着观察检流计指针偏转方向（炉子升温过程中指针应向右即“+”方偏转），并
不断地调整电位差计的测量盘，使检流计保持在“0”位，以便随时监视炉子升
温速度和炉温。
③校验规程要求在检定点温度时炉温变化速度不宜太快（不大于0.2℃/分
钟），为此待炉温到达校验点还差0.5～0.8mV时速将炉子输入电压降至100～150
伏左右（视校验点温度高低而定，校验点温度高时电压降低小些，反之则大些）。
同时，将电位差计刻度盘调准到“第一次读数”值上，这时检流计指针在左边“一”
方向，随着炉温的继续升高，检流计指针将向“0”方向移动，一旦发现检流计
回至“0”位即表示炉温已达校验点，此时立即将双倒开关扳至“被检偶”一边，
读取被检偶的电势值并记入表2，然后再速将双刀开关扳回“标准偶”以便测出
其电势，也将结果记入表2，至此该校验点温度下的测试工作已经完成。
④重新升高电炉供电电压至200伏左右，使电炉温度在600℃，800℃，1000℃
等检定点时，按前述方法测出被校偶在这几个检定点温度下的电势值和标准偶
“第二次读数”，并将结果一一记入表2。 6、热电偶测温线路设计 1) 用单点测温线路测量电炉中的温度和室内空气的温度。 2) 用温差测温线路测量电炉炉膛与室内空气间的温差。 3) 用串联测温线路测量电炉炉膛的温度。注意测出的电势除以热电偶个数后再查温度。 4) 用多点测温线路测量电炉炉膛的温度以及室内空气的温度。 5) 用并联测温线路测量沸水与空气的平均温度（选做）。
7、实验过程中，按照指导老师的要求进行实验，遵守仪器设备的操
作规程；实验结束后，应将实验数据或结果送交指导老师审阅、签字，
然后将仪器恢复原状并搞好实验现场的环境卫生，经许可后方可离开
实验室。
六、实验报告要求 1、简述实验原理及实验用仪器设备； 2、实验数据按附录II的方法处理后记入表2 中，并写出检定结果(即判别被检热电偶是否合格)，最后将表2 写入报告； 3、根据实验检定结果数据，在坐标纸上绘出被 检定热电偶的静态特性曲线； 4、画出你所设计的各种测温线路 5、简述各种测温线路的特点和用途 七、实验预习：
填空题 工业热电偶的检定实验中，热电偶需定期校验的原因 。
工业热电偶的检定实验中，校验的基本方法是 。
工业热电偶的检定及其静态特性测试实验目的是 。
工业热电偶比较法的检定实验所测得的热电势反映的是 。
简答题 简述工业热电偶校验与分度的意义，并分析产生误差的原因？
工业热电偶校验实验中，设置冰瓶的目的和作用？
如何使用调压器，使读取热电势数值过程中炉温变化不得超过0.2℃？
试分析如何通过实验的方法，获得同时校验多只热电偶？
通过实验，你认为在用双极比较法检定热电偶时需要注意那些问题？
常用的测温线路有哪几种？简要说明。
附录I 我国标准热电偶传递表
附录II 实验数据处理方法 一、标准热电偶在实验条件下（即冷端为恒温瓶内温度下）工作端温度在规
定检定点时产生的热电势按下式计算：
0(,)(,)(,)oooEttEttEtt
式中：E—热电偶热电势（mV） t—热电偶工作端温度（℃）
ot—热电偶冷端实际温度（即恒温瓶内温度）（℃）
0t—热电偶冷端为0℃时的温度。
例如：一支实验用标准镍铬—镍硅热电偶其检定证书上给出冷端温度0t=0℃
时，工作端温度在400℃下其热电势为16.453mV，在使用时若冷端温度ot=20℃，
试求出工作温度为400℃时，此热电偶实际产生的热电势的多少？
解：按题意0(,)Ett=16.453mV
0(,)(20,0)0.798oEttEmV（查表）
