《计量测试技术》.docx
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《计量测试技术》
《计量测试技术》
实验指导书
苏杰编
华北电力大学
二零零六年六月
前言
1．实验总体目标
配合《计量测试技术》课程，使学生通过实验动手操作，在掌握书本理论知识的基础上，通过实验，加深对各种计量测试技术原理的理解和认识。
为今后学生充实计量方面的工作打下基础。
⒉适用专业
测控技术与仪器
⒊先修课程
传感器原理与应用、过程参数检测及仪表
⒋实验课时分配
实验项目
学时
实验一工业热电偶的检定
2
实验二工业铂、铜热电阻的检定
2
实验三斜管式微压计的检定
2
⒌实验环境
二等标准铂铑10一铂（S分度）热电偶、管形炉及温控设备操作台、0℃恒温器及其配套水箱、UJ25及其配套装置（稳压电源，标准电池，直流检流计）、二等标准铂电阻温度计、冰点槽、恒温油槽及温控装置、QJ18a型测温双电桥及配套装置、二等标准水银温度计、工业铂热电阻（Pt100）、二等标准补偿式微压计YJB-250、调压器：
能平稳加压和减压、计时器等
⒍实验总体要求
通过课内实验，要求学生掌握工业热电偶、工业热电阻、微压计的检定方法，写出实验报告，给出实验结论。
⒎本实验的重点、难点及教学方法建议
本实验内容和操作步骤较多，仪器设备精密。
在实验前，教师应给学生进行充分的讲解，使学生熟悉实验的要求和相关设备的使用方法。
实验一、工业热电偶的检定
…………………………………………
4
实验二、工业铂、铜热电阻的检定
…………………………………………
7
实验三、斜管式微压计的检定
…………………………………………
11
实验一工业热电偶的检定
一、实验目的
1．实验掌握工业热电偶的检定方法。
2．熟悉检定工业热电偶的设备及使用。
二、实验类型
综合性
三、实验仪器
1．标准器：
二等标准铂铑10一铂（S分度）热电偶一支
2．仪器设备：
管形炉及温控设备操作台一套
0℃恒温器及其配套水箱一套
UJ25及其配套装置（稳压电源，标准电池，直流检流计）一套
3．被检热电偶：
工业镍铬一镍硅（K分度II级）一支（含补偿导线）
四、实验原理
五、实验内容和要求
1．外观检查：
新制热电偶的热电极应平直、无裂痕、直径均匀；使用中的热电极不应有严重的腐蚀和明显的缺损。
热电偶测量端的焊接处呈球状，表面应光滑，无气孔，无夹渣等。
几何尺寸应满足要求。
2．示值检定：
检定温度点，不同型号、不同电极直径的热电偶其检定温度点有所不同。
见下表所示：
分度号
电极直径（mm）
检定点温度（℃）
镍铬一镍硅（K）
或N
0.3
400600700
0.50.81.0
400600800
1.21.62.02.5
4006008001000
3.2
4006008001000（1200）※
镍铬一康铜（E）
0.30.50.81.01.2
100300400
1.62.02.5
（100）200400600
3.2
（200）400600700
注：
※括号内检定点可根据用户需要选定。
检定工业热电偶采用比较法。
本检定实验可采用双极法（或同名极法）进行接线和测试。
1．标准热电偶和工业热电偶的电极套上绝缘管捆扎成束（测量端对齐），放入管形炉中心处。
管形炉炉口用绝缘耐火材料封堵。
2．按要求接好连线，见图1。
3．管形炉通电升温，检定顺序由低温向高温逐点升温检定，定值炉温要求不超过检定点±50℃。
测点顺序：
标准→被检
↓
标准←被检
读数不少于4次，且应迅速准确。
测量时炉温变化不大于±0.25℃。
六、注意事项
计量设备比较精密，在使用时注意正确的使用方法。
七、思考题
1．评定被检热电偶是否合格。
K分度II级允许误差：
±2.5℃或±0.75％t（其中t为测量端温度）
2．检定证书背面格式：
见后表。
检定点
（℃）
标准
e标证
直流电位差计（mV）
标准热电偶
被检热电偶
读
数
1
2
3
4
平均
与检定点偏差（mV）：
△e＝e被－e被分
温度偏差值（℃）：
△t＝△e/S被
修正值（被校）（℃）：
c＝－△t
读
数
1
2
3
4
平均
与检定点偏差（mV）：
△e＝e被－e被分
温度偏差值（℃）：
△t＝△e/S被
修正值（被校）（℃）：
c＝－△t
读
数
1
2
3
4
平均
与检定点偏差（mV）：
△e＝e被－e被分
温度偏差值（℃）：
△t＝△e/S被
修正值（被校）（℃）：
c＝－△t
实验二工业铂、铜热电阻的检定
一、实验目的
1．通过实验掌握工业热电阻的检定方法。
2．熟悉热电阻的检定设备及使用。
二、实验类型
综合性
三、实验仪器
1．标准器：
二等标准铂电阻温度计各一支
2．仪器设备：
冰点槽一个
恒温油槽及温控装置一套
QJ18a型测温双电桥及配套装置各一套
四点切换开关各一个
水三相点瓶一个
读数望远镜一台
100V绝缘电阻表一块
二等标准水银温度计二支（-30℃～+20℃，+20℃～100℃，0.1分度）
3．被检工业热电阻：
工业铂热电阻（Pt100）各一支（二线制B级）
四、实验原理
对于二线制工业铂热电阻，应在热电阻的每个接线柱上各引出二根引线，然后按四线制接线（接入测温电桥），如图1所示。
五、实验内容和要求
1．外观检查
（1）各部分装配正确，无缺损，不断路，不短路，感温元件无破损，不得有显著弯曲，套管完好。
（2）应有铭牌，其内容：
制造厂名、型号、分度号、等级、适用温度范围、出厂日期。
2．绝缘电阻的测量：
当环境温度15℃～35℃、相对湿度不大于80％时，铂热电阻的感温元件与套管之间的绝缘电阻≥100MΩ，铜热电阻的绝缘电阻≥50MΩ。
3．示值检定
（1）检定温度点：
0℃，100℃，必要时可增加t＝300℃。
测量热电阻在100℃的电阻值时，水沸点槽或油恒温槽的温度偏离100℃之值应不大于2℃；温度变化每10min应不超过0.04℃。
当热电阻α超差而在0℃、100℃点的允许偏差均合格时，应增加上限温度检定。
（2）热电阻实际电阻值对分度表标称电阻值以温度表示的允许偏差Ei见下表。
表1
热电阻名称
分度号
0℃时标称电阻值
（Ω）
Ei
（℃）
铂
热
电
阻
A级
Pt10
10
Pt100
100
B级
Pt10
10
Pt100
100
铜热电阻
Cu50
50
Cu100
100
注：
1．表1中
是以摄氏度表示的温度的绝对值。
2．A级允许偏差不适用于采用二线制的铂热电阻。
3．对R（0℃）＝100.00Ω的铂热电阻，A级允许偏差不适用t>650℃的温度范围。
4．二线制的热电阻偏差的检定，包括内引线的电阻值。
对具有多支感温元件的二线制的热电阻，如要求只对感温元件进行偏差检定，则制造厂必须提供内引线的电阻值。
（3）电阻温度系数与标称值的偏差应符合表2中的的规定。
表2
热电阻名称
α
△α
铂热电阻
A级
0.003851
±0.000006
B级
±0.000012
铜热电阻
0.004280
±0.000020
当热电阻的电阻温度系数α的偏差超过允许值，但在0℃、100℃和上限温度点的电阻值均符合允许偏差的规定时，则该热电阻判合格，反之为不合格。
（4）本实验不进行稳定性检定。
工业热电阻的检定采用比较法。
1．有无断路或短路，用万用表检查。
2．外观检查用目力。
3．绝缘电阻的测量：
热电阻的绝缘电阻用绝缘电阻表进行测量。
方法：
将热电阻各个接线端子相互短路，并接至绝缘电阻表的一个接线柱上，绝缘电阻表另一个接线柱的导线紧夹住热电阻的保护套管进行测量。
4．R（0℃）、R（100℃）及R（t）的检定
检定时通过热电阻的电流应不大于1mA。
按要求接好线，热电阻插入冰点槽和恒温油槽的深度一般不少于300mm，稳定后读数，读数顺序：
标准→被检
↓换向
标准←被检
读数不少于2个循环，取其平均值进行计算。
数据处理
1．工业热电阻检定记录单记录测量数据，见后表。
2．计算E0，△α。
B级铂热电阻的电阻值取到小数点后第三位，温度系数取到小数点后第六位。
3．检定结果：
（1）评定被检工业热电阻是否合格。
（2）检定证书背面格式，见后表。
六、注意事项
实验前复习与本实验的有关内容：
“常用电器仪表—直流电桥QJ18a”部分和“工业热电阻的检定”部分。
七、思考题
1．示值检定时，何时才能测量阻值？
2．分析误差来源，如何才能减小误差？
工业热电阻检定记录单
标准器名称________________________
编号………………………………
使用设备………………………………
环境温度（℃）..……………………………
检定地点………………………………
R*（tp）………………………………
W*（100℃）………………………………
送检单位………………………………
被检品名称………………………………
被检品编号………………………………
型号规格………………………………
等级………………………………
制造………………………………
证书编号………………………………
项目
R（0℃）
R（100℃）
标准铂电阻
被检热电阻
标准铂电阻
被检热电阻
测
量
值
（Ω）
1
2
3
4
5
6
7
8
平均值
×5（Ω）
温度修正值（℃）
换算成电阻值（Ω）
修正后R（0℃）值
（Ω）
E0
修正后R（100℃）值
（Ω）
α
绝缘电阻（MΩ）
结论
检定员：
__________计算员：
___________核验员：
___________检定日期：
____________
检定证书背面格式
实验三斜管式微压计的检定
一、实验目的
1．通过实验掌握倾斜式微压计的检定方法。
2．熟悉检定设备及其使用。
二、实验类型
综合性
三、实验仪器
1．标准器：
二等标准补偿式微压计YJB-2500一台
2．其它设备：
调压器：
能平稳加压和减压
温度计：
0～50℃（分度值：
0.5℃）
密度计：
分度值为0.5kg/m3
量筒：
测量上限500ml或1000ml
计时器
3．被检仪表：
倾斜式微压计YYT-2000Pa（1.0级）一台
四、实验内容和要求
1．外观检查：
微压计无松动及损坏现象；应装有水准器，台式微压计还应有水平调整装置；多向阀应有明显标记；0.5级的微压计应有游标读数装置；应具有调零装置；标志检查：
产品名称、型号、制造厂名或商标、出厂编号、制造日期、测量范围、准确度等级：
20℃时工作液体密度。
2．密封性：
微压计应能承受最大工作压力，并持续15min，且在最后5min内不得有压力降。
3．准确度等级（示值检定）
微压计的准确度等级见表1，其允许误差以引用误差表示。
表1
准确度等级
允许误差（％）
0.5
±0.5
1.0
±1.0
1.5
±1.5
检定方法及操作
1．比较法：
检定0.5级微压计规定5个检定点；
检定1.0、1.5级微压计规定3个检定点；
检定点在标尺范围内均匀分布（不算零点）；
不同量程时（倾斜常数的角度不同），应在每个量程上进行同样的检定（只作两个量程）；
每个检定点按正反行程进行一次示值检定。
2．检定步骤：
1）调配工作液体（810kg/m3乙醇），并测定密度值。
2）对微压计进行清洁处理，然后用调配好的工作液体冲洗。
3）注入调配好的工作液体，然后采用反复增减压的方法排除液体内的空气，直至微压计的零位示值稳定为止。
4）接好检定系统。
将三通接头两端用橡胶管分别连接至标准器和微压计正（负）压的接嘴上，同时将三通接头的另一端暂时通大气。
5）在通大气的情况下，调整标准器和微压计的零位。
6）加压到预定的检定点。
加压方法：
首先转动微调盘将标准器调到预定点位置（预定检定点），然后将三通接头通大气端与调压器连接，缓慢平稳加压到水准头对齐。
7）读数：
被检微压计1.0级（或1.5级）读到分度值的1/2。
读数后，再继续将标准器加（或减）压前，必须将三通接头端与调压器断开，使三通接头一端通大气。
8）检定中应随时注意零位。
9）对有正负压力值的微压计应按上述检定方法分别在正负压量程上进行。
六、注意事项
实验中应正确地使用设备。
七、思考题
数据处理及检定结果
实验数据记录
被检表
K值
标准器示值
被检表正行程
被检表反行程
h:
mm
P0：
Pa
L：
mm
P:
Pa
L:
mm
P：
Pa
被检定表基本误差的计算：
式中：
——微压计的基本误差（％）；
P——被检微压计示值（Pa），
（Pa）；
——微压计铭牌上标出的工作液体密度（810kg/m3）；
——微压计工作液体实际密度（kg/m3）（密度计测量）；
K——微压计的倾斜常数；
L——微压计在某一倾斜常数上标尺的示值（mm）；
g——当地的重力加速度值（m/s2）；
——标准器示值（Pa），
；
——纯水检定温度下的密度（可查）；
——检定温度下的空气密度，
；
t——环境温度；
——被检表在该倾斜常数上量程上限（Pa）。
检定结果：
倾斜式微压计的最大基本误差：
？
评定被检表是否合格？
各个检定点中的最大基本误差均应符合表1的规定。
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