热电偶实验教案

初三热学教案：如何制作热电偶测量电偶对温度的应用热电偶是利用两种不同金属之间的热电效应制成的温度传感器，通常由两条不同种类的金属导线组成。

当两条导线的接触端温度不同，就会产生热电势，由此测量温度。

在工业生产、实验室以及日常生活中，热电偶都有广泛的应用。

本文将介绍如何制作热电偶测量电偶对温度的应用。

一、材料准备制作热电偶需要以下材料：1、两条不同金属导线，例如铜和铁、铜和常铝。

2、万用表或数字温度计。

3、电烙铁或电线钳。

4、万能接线板。

二、实验步骤1、量取金属导线：从铜和铁中分别取一条直径约为0.5mm的导线，长度约为30cm。

2、电烙铁烙接：将铜和铁的导线烙接在一起，留出一端，留出的一端可以接入万用表或数字温度计。

3、接线板连接：将留出的一端分别接入万用表或数字温度计和万能接线板。

4、测试热电势：将两个接头的温度分别设为T1和T2，测试热电势。

5、计算温度：根据测得的热电势E和两种金属的热电势系数β计算温度差ΔT，进而计算出两个接头的温度：T1 = T2 + ΔT。

三、注意事项1、制作热电偶时应该保持电路的连通性。

2、在烙接过程中要注意不要让两个金属接触过度，也不能让他们彻底分离，否则会影响测量的精度。

3、在使用数字温度计时，应当按压它的测量键，待显示屏显示温度后松开，避免误操作。

4、在使用热电偶测量高温物体时，应当降低测试电流，但保证其准确性。

四、应用案例热电偶在工业生产、实验室以及日常生活中有广泛的应用，例如：1、工业生产中，特别是冶金和化工领域，用于测量高温熔炼炉中金属和非金属的温度。

2、在实验室中，热电偶常用于测量化学反应的温度变化，例如测量酸碱中和反应中的温度变化。

3、在日常生活中，热电偶被广泛应用于家用电器中，例如多功能电饭煲、微波炉等，以确保食品的安全和经济性。

热电偶是一种广泛应用的温度传感器，准确、可靠、易于制作和使用。

在实践中，应当注意并掌握一定的细节操作技巧，以保证测量精度。

教案任务一波峰焊炉内的温度检测授课主要内容或板书设计热电偶在测温时，它可以直接与显示仪表配套使用，也可以与温度补偿器连接，转换为标准电流信号。

在实际应用中，热电偶常常也用来测量多点温度，应用中需要注意的就是多热电偶在一起使用时，只能是同一分度号的热电偶，且参考端温度应相同。

下面我们对多点温度测量的测温线路做一些介绍。

一、测量某一点的温度下图a 、b 都是一支热电偶和一个仪表配用的连接电路，用于测量某一点的温度。

AB 为热电偶，为补偿导线。

这两种连接方式的区别在于：图1a 中的热电偶冷端被延伸到仪表内，图1b 中的热电偶冷端在仪表外面，RD 为连接冷端与仪表的导线电阻。

图1 测量某点温度 图2 测量两点温差二、测量两点之间的温度差图2是用两支热电偶和一个仪表配合测量两点之间温差的线路。

图中用了两支型号相同的热电偶并配用相同的补偿导线。

工作时，两支热电偶产生的热电动势方向相反，故输入仪表的是其差值，这一差值正反映了两支热电偶热端的温差。

为了减少测量误差，提高测量精度，要尽可能选用热电特性一致的热电偶，同时要保证两热电偶的冷端温度相同三、热电偶并联线路有些大型设备，需测量多点的平均温度。

可以通过热电偶并联的测量电路来实现，如图3所示：将n 支同型号热电偶的正极和负极分别连接在一起的线路称并联测量线路，如果n 支热电偶的电阻均相等，则并联测量线路的总热电动势等于n 支热电偶热电动势的平均值，即nE E E E n21+++=并热电偶并联线路中，当其中一支热电偶断路时，不会中断整个测温系统的工作。

ta +tABˊB Aˊ mV+ABˊ B A ˊmVt 0t 0)冷端在仪表内b ) 冷端在仪表外RDA+t1Bˊ BAB+t2A ˊmV图3 热电偶并联 图4 热电偶串联四、热电偶串联线路将n 支同型号热电偶依次按正负极相连接的线路称串联测量线路，如图4所示串联测量线路的总热电动势等于n 支热电偶热电动势之和，即nE E E E E n 21=+++= 串串联线路的主要优点：热电动势大，仪表的灵敏度大为增加。

热电偶测温实验研究
一、引言
热电偶是一种常用的温度检测仪器，其原理基于热电效应，通过测量两种不同金属连接处的温差来间接测量温度。

本文旨在探究热电偶测温实验的原理、方法和数据处理。

二、实验目的
通过热电偶测温实验，了解热电偶的工作原理，掌握温度测量的方法和技巧，学会处理实验数据，同时检验热电偶的准确性和稳定性。

三、实验原理
热电偶是由两种不同金属或合金组成的电偶，当两种金属焊接在一起时，发生温差时将在电偶之间形成电动势。

通过测量这一电动势来推算出温度。

四、实验步骤
1. 实验仪器与材料准备
准备所需的热电偶、数字温度计、烧杯、温水等实验器材与试剂。

2. 热电偶连接
将热电偶的不同金属端依次连接到数字温度计上。

3. 实验过程
依次将热电偶浸入不同温度的水中，记录测量值。

4. 数据处理
根据实验数据计算出相应的温度差和温度值。

五、数据处理与结果分析
根据实验数据得出热电偶的温度测量结果，通过数据处理和分析，评估热电偶的准确性和稳定性。

六、结论
通过热电偶测温实验的研究，我们对热电偶的工作原理和温度测量方法有了更深入的了解，同时掌握了实验数据处理的技巧，实验结果表明热电偶可以准确、稳定地进行温度测量。

七、参考文献
XXX.(2010). 热电偶理论与应用. 《温度传感器技术》, 10(2), 30-35.
XXX.(2008). 热电偶测温实验. 《物理实验》，5(4)，78-82.
以上是本文对热电偶测温实验的研究，希望对读者有所帮助。

教案
任务一波峰焊炉内的温度检测
授课主要内容或板书设计
一、热电偶型号命名
图1 热电偶型号命名示例图
二、工业热电偶简介
1、普通工业装配式热电偶
普通工业装配式热电偶作为测量温度的变送器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。

它可以直接测量各种生产过程中从0℃到1800℃范围的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其常见外形结构如图4-30所示。

实验三热电偶的制作及校验综合实验一、实验目的1、掌握热电偶原理2、掌握热电偶的材质要求3、掌握热电偶的制作方法4、掌握热电偶的校验方法二、实验内容1、制作铜-康铜热电偶2、校验所制作的热电偶3、熟悉热电偶冷端补偿的几种方法4、绘制热电势E与温度t的曲线三、实验原理与装置1、热电偶测温原理将A、B两种不同材质的金属导体的两端焊接成一个闭合回路，如图1.1所示。

若两个接点处的温度不同，在闭合回路中就会有热电势产生，这种现象称为热电效应。

两点间温差越大则热电势越大，我们在回路内接入毫伏表，它将指示出热电势的数值。

这两种不同材质的金属导体的组合体就称为热电偶，热电偶的热电极有正（＋）、负（－）之分。

当T1＞T2时，热端（T1）和冷端（T2）所产生的等位电势分别为E1和E2，此时回路中的总电势为E= E1- E2当热端温度T1为测量点的实际温度时，为了使T1与总电势E之间具有一定关系，我们令冷端温度T2不便，即E2=C（常数），这样回路中的总电势为E= E1- C回路中产生的电势仅是热端温度T1的函数。

当冷端端温度T2=0℃时，回路中电势所对应的温度即为热端的温度T1。

根据上述原理，我们可以选择到许多反应灵敏准确、使用可靠耐久的金2、热电偶的校验焊接好的热电偶，因材质的差异，焊点质量的差异，每支热电偶产生的热电势也不尽相同，所以，热电偶在使用之前必须进行校验。

校验时。

我们可以为每支热电偶绘出其E-t曲线，以供测温时使用。

四、实验步骤1、热电偶制作实验装置如图1.2所示（1）准备好一台调压器；（2）将两个废旧的1号电池取出碳棒，将碳棒一端磨成锥体，令一端用导线拧紧在碳棒上并接到调压器的输出端；（3）将调压器的输入端接电源，输出调压调到20V左右；（4）将两根碳棒放在工作台上，中间留有间隙，将待焊的热电偶端头放（1）熟悉校验热电偶所用的仪器设备的性能及使用方法；（2）按校验装置1.3安装校验仪表设备。

热电偶的工作端、参考端分别插入恒温器和零点保温瓶中，插入深度一般不小于200mm。

实验一热电偶测温一、实验目的1、了解热电偶测温原理，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力。

2、掌握电位差计的使用方法，用各种测温线路测量温度。

二、热电偶测温原理和水银温度计测温一样，热电偶测温也被广泛应用于工农业生产和科学研究工作中。

具有适用范围广、耐高温、精确度高等优点，是一种很好的测温方法。

热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。

如图1-1所示，用两种不同的金属导线A、B焊接而成的闭合回路称为“热电偶”。

当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时，回路中将产生热电动势，简称热电势，这种现象称为“热点效应”。

热电势的大小与两接点的温度差（t2—t1）和组成回路的导线材料有关。

对于给定的热电偶，则只与两接点的温差有关。

如果保持t1不变（t1=0℃），那么热电势只与t2有关。

t2越大，热电势越大，且有确定的关系。

只要用电位差计G测出回路中的热电势，就可以通过热电势与温度的关系球出被测温度t2。

热电偶电势与温度的关系应在恒温器中用标准温度计标定，并制成图表以供查用。

理论上，任何两种不同的金属导线均可组成热电偶，但实际上为了使热电偶回路有较大的热电势，能耐高温，而且热电势与温度基本上呈线性关系，通常采用下列金属或合金导线配对组成热电偶（见表1—1）热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。

焊点要求圆滑、直径小、接触好、牢固，增强热电偶的灵敏度和耐用性。

测温时，接点1放在盛有冰水混合物的冰瓶中，维持接点1的温度恒为零摄氏度，称为参比端（或冷端）。

接点2置于待测温度场中，或焊接在被测物体的表面上，称为测量端（或热端）。

回路中接入测量热电势的仪表G（通常使用电位差计或数字电压表），测出电路中的热电势，再由热电势与温度的关系曲线或表格查出被测温度。

热电偶测温线路有两种接法，如图1—2所示。

t1为冷端，t2为热端，A、B为热电偶的正负极，热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定，表1—1中给出了每种热电偶电极的极性。

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, 比较它们的热电势值, 然后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。

温度传感器—热电偶测温实验一、实验原理：由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。

图1 热电偶测温系统图图1中T 为热端，To 为冷端，热电势Et=)T ()T (o AB AB本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K ）和镍铬—铜镍（E ）。

实验所需部件：K 、E 分度热电偶、温控电加热炉、214位数字电压表（自备） 二、实验步骤：1、观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原理。

温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。

温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。

温度设定：拨动开关拨向“设定”位，调节设定电位器，仪表显示的温度值℃随之变化，调节至实验所需的温度时停止。

然后将拨动开关扳向“测量”侧，（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲）。

2、首先将温度设定在50℃左右，打开加热开关，热电偶插入电加热炉内，K 分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E 分度热电偶接“温控”端，注意热电偶极性不能接反，而且不能断偶，214位万用表置200mv 档，当钮子开关倒向“温控”时测E 分度热电偶的热电势，并记录电炉温度与热电势E 的关系。

3、因为热电偶冷端温度不为0℃，则需对所测的热电势值进行修正E （T ，To ）=E(T,t 1)+E(T 1,T 0)实际电动势＝测量所得电势 ＋温度修正电势查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果对照。

4、继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃和130℃，重复上述实验，观察热电偶的测温性能。

三、注意事项：加热炉温度请勿超过150℃，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。

热电偶测温性能实验一、实验目的了解热电偶测量温度的性能与应用范围。

二、基本原理热电偶测温原理是利用热电效应。

当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。

温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的 0ºC、25ºC。

冷热端温差越大，热电偶的输出电动势就越大，因此可以用热电动势大小衡量温度的大小。

常见的热电偶有 K（镍铬-镍硅或镍铝）、E（镍铬-康铜）等，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再查分度表得到相应的温度值。

热电偶分度表是定义在热电偶的参考端为 0℃时热电偶输出的热电动势与热电偶测量端温度值的对应关系。

热电偶测温时要对参考端进行补偿，计算公式：E(t,to)=E(t,to′）+E（to′，to）式中：E(t，to）是热电偶测量端温度为 t，参考端温度 to=0℃时的热电动势值；E（t，to′）是热电偶测量温度 t，参考端温度为 to′不等于 0℃的热电动势；E（to′，to）是热电偶测量端温度为 to′，参考端温度为 to=0℃的热电动势。

三、需用器件与单元K 型、E 型热电偶、温度测量控制仪、温度源、差动放大器、电压表、直流稳压电源+15V。

四、实验步骤：1、将温控表上的“加热”和“冷却”拨到内控，将 K、E 热电偶插到温度源的插孔中，K 型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。

然后将温度源的航空插头插入实验箱侧面的航空插头，将实验箱的+15V 电压、地接到温度源的 2-24V 上，将实验箱的多功能控制器 D0 两端接到温度源的风机电源 Di 上。

2、首先将差动放大器的输入端短接并接到地，然后将放大倍数顺时针旋转到底，调节调零电位器使输出电压为零。

去掉输入端的短接线，将 E 型热电偶的自由端与差动放大器的输入端相接（红色接正，蓝色接负），同时 E 型热电偶的蓝色接线端子接地。