试验汇报
热电偶特征及其应用研究
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热电偶特征及其应用研究
一、试验目标
1.了解电位差计结构、工作原理及使用方法；
2.了解温差电偶测温原理和基础参数；
3.测量铜—康铜热电偶温差系数。
试验原理
1.电位差计赔偿原理
为了能正确测得电动势大小，可采取图2.10.2所表示线路。其中是电动势可调整电源。调整，使检流计指针指零，这就表示回路中两电源电动势、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赔偿。在赔偿条件下，假如数值已知，则即可求出。据此原理组成测量电动势和电位差仪器称为电位差计。
2.实际电位差计工作原理
使用时，首先使工作电流标准化，即依据标准电池电动势调整工作电流I。将开关K2合在S位置，调整可变电阻，使得检流计指针指零。这时工作电流I在段电压降等于标准电池电动势，即(2.10.2)
再将开关K2合向X位置，调整电阻Rx，再次使检流计指针指零，此时有
这里电流I就是前面经过标准化工作电流。也就是说，在电流标准化基础上，在电阻为Rx位置上能够直接标出和对应电动势(电压)值，这么就能够直接进行电动势(电压)读数测量。
3. 温差电偶测温原理
把两种不一样金属或不一样成份合金两端相互焊接成一闭合回路，图所表示。
若两接点保持在不一样温度t和t0，则回路中产生温差电动势。温差电动势大小除了和组成热电偶材料相关外，唯一决定于两接点温度函数差。通常地讲，电动势和温差关系能够近似地表示成
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材料。
三、试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、控温试验仪等。
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)依据温度修正公式计算出标准电池电动势Es值，调整Rs示值和其相等。将K2旋至“标准”档，按下K1(粗)按钮，调整Rn1、Rn2、Rn3，使检流计指针指零，再按下K1(细)按钮，用Rn3正确调整至检流计指针指零。
(3)将K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置，按下K1(粗)按钮，调整读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指针指零，再按K1(细)按钮，细调读数转盘III使检流计指针正确指零。此时被测电动势(或电压)Ex等于读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上示值乘以对应倍率之和。
标准电池：
试验中使用饱和标准电池20℃时电动势E20=1.0186V。则温度为t℃时电动势可由下式近似得到
控温试验仪：
轻按“SET”按钮开始设置温度。此时轻按“位移”按钮，改变调整焦点位置；轻按“下调”按钮，减小焦点处数字；轻按上调按钮时，增大焦点处数字。再次轻按“SET”按钮，并设置加热电流后开始加热。
四、原始数据统计
1.标准电池电动势
标准电池温度Tb(℃)=_18.6_
标准电池电动势：Es(V)= _1.0187_
2.测量热电偶温差电动势
热电偶低端温度t0(℃)=_0_
高温t(℃)
90.0
85.0
80.0
75.0
70.0
65.0
60.0
55.0
温差(t-t0)(℃)
90.0
85.0
80.0
75.0
70.0
65.0
60.0
55.0
温差电动势Ex(mV)
2.9758
2.7749
2.5677
2.3469
2.1864
1.9774
1.7810
1.5817
五、数据处理
1.方法一：图解法
用Matlab对数据点进行拟合，得直线斜率，即铜—康铜热电偶温差系数C=0.03967mV/℃
2.方法二：逐差法
序号
1
2
3
4
(Ex(i)-Ex(i+4))/(5*4) (单位：mV/℃)
0.039740
0.039875
0.039335
0.038260
铜—康铜热电偶温差系数C(mV/℃) = _0.03931_
小结
1.结论：
⑴ 标准电池电动势Es=1.0187 V
⑵ 铜—康铜热电偶温差系数C=0.040 mV/℃
2.误差分析：
⑴ 控温试验仪温度已达成设定温度，但电偶高温段还未被加热到指定温度，造成误差；
⑵ 看指针是否指向中线时视觉误差造成Ex测量不准；
⑶ 测量仪器(电位差计、检流器)误差。
3.提议：
⑴ 加热仪达成设定温度后等候一会再测对应电动势；
⑵ 数次测量，求平均值，减小偶然读数误差；
⑶ 定时检验和更换仪器。
七、思索题
1. 怎样用电位差计校正毫伏表? 请画出试验线路和拟出试验步骤。
试验线路：
试验步骤：
设被校电压表示值为U，实际电压降为U0，电势差计读数为US，则U0 = US。电压表指示值U和实际值U0之间绝对误差为 △U = U - U0；
用电势差计对被校电压表在不一样示值下进行校准，得一组△U；
作图线△U-U（用折线联结相邻两点）即校准曲线(修正曲线)。
利用修正曲线能够对该被校表测量值进行修正。假如用被校表测量某一电压所得示值为Ux，可在修正曲线上找出对应于 Ux误差△U x，则经修正而得测量结果为：U0x = Ux - △Ux 。
2.怎样用电位差计测量电阻? 请画出试验线路。
将a、b和c、d分别接入电位差计未知1和未知2
则待测电阻阻值Rx=R0×(U1/U2)
(其中，R0为已知电阻，U1、U2为电位差计未知1、未知2示数)