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实验六 工业热电偶的校验
一．实验目的
1．了解热电偶的工作原理、构造及使用方法。
了解热电势与热端温度的关系。
了解对热电偶进行校正的原因及校正方法，能独立地进行校正实验和绘制校正曲线。
2．了解冷端温度对测量的影响及补偿导线的使用方法。
3．通过测量热电势掌握携带式直流电位差计的使用方法。
二．实验设备
1．铂铑－铂热电偶（标准热电偶） １支
２．镍铬－镍硅热电偶（被校正热电偶） １支
3．热电偶卧式检定炉（附温度控制器） １台
4．携带式直流电位差计 1台
5．酒精温度计 1支
6．广口保温瓶 1个
7．热浴杯及酒精灯 各1个
三．实验内容与步骤
１．了解直流电位差计各旋钮、开关及检流计的作用，掌握直流电位差计的使用方法。
２．热电偶校正
（１）实验开始，给检定炉供电，炉温给定值为400ºC。
当炉温稳定后，用电位差计分别测量标准热电偶和被校正热电偶的热电势，每个校正点的测量不得少于四次。
数据记录于表6－１。
（２）依次校正600ºC、800ºC、1000ºC各点。
（３）将测量电势求取平均值并转换成温度，计算误差，根据表6－３判断被热电偶是否合格。
绘制校验曲线。
表6－１ 热电偶校正（温度：
ºC，电势mV）
标准热电偶 S
被校热电偶 K
测量电势 mV
温度
测量电势 mV
温度
误差
２．热电偶冷端温度对测温的影响及补偿导线的使用方法。
（１）1000ºC校正点作完后，保持炉温不变。
测量热浴杯中的水温，然后用电位差计分别测量镍铬－镍硅热电偶未加补偿导线和加补偿导线的热电势。
数据记录于表6－２中。
（２）用酒精灯加热热浴杯，当水温依次为30ºC、40ºC、50ºC时，用电位差计分别测量镍铬－镍硅热电偶未加补偿导线和加补偿导线的热电势。
数据记录于表6－２中。
（３）用铂铑－铂热电偶测量炉温，检查实验过程中炉温是否稳定，分析若炉温变化对实验的影响。
（４）将测量电势转换为温度，绘制热电偶冷端温度对测量影响曲线。
表6－２ 热电偶冷端温度对测量影响
水浴温度ºC
加补偿导线
未加补偿导线
误差
ºC
测量电势mV
温度ºC
测量电势mV
温度ºC
四．思考题
1控制系统的炉温误差对热电偶的校验影响严重吗？
为什么?
2热电偶的补偿导线有无极性？
交换顺序后对读数有无影响？
3热电偶的两根补偿导线所处的温度不同，对读数有何影响？
例如用手指捏住其中一根导线的中部；同时捏住两根导线的中部；捏住单根补偿导线与热偶丝的接点处；补偿导线与电位差计连接的接线柱处。
各有何现象？
分析原因。
这里是以手指作为热干扰源，应注意绝缘以避免成为噪声干扰源。
五、实验报告内容及要求
见附录。
附一：
热电偶校正实验装置介绍
热电偶在长期使用过程中，热电极和热接点容易受到氧化、污染和腐蚀。
高温下热电极材料容易发生再结晶而劣化，因此热电偶的热电特性会逐渐发生变化。
使用中会增加测量误差。
为了保证热电偶的测量精度，必须进行定期校验。
对于各种不同热电偶校正点温度及校正允许偏差都有规定，如表6－３所示。
表6－３ 工业热电偶允许误差范围
热电偶名称
分度号
使用温度范围
允许误差
铂铑－铂
S
0—600ºC
±1.5ºC
600—1600ºC
±0.25%t
镍铬－镍硅
K
0－400ºC
±3ºC
400－1300ºC
±0.75%t
工业和实验室用热电偶都把管状电炉作为校正的基本装置。
把标准热电偶和被校正热电偶的工作端放入管状电炉的中心处，使它们处于同一温度环境中。
然后比较两者的电势值，以确定被校正热电偶的误差等指标。
这种方法称为比较法。
实验装置如图２－１所示。
主要有管状电炉、温度控制系统、直流电位差计、标准热电偶和冰点槽等。
图6－１ 热电偶校正实验装置
１－温度调节器；２－热电偶检定炉；３－标准热电偶（Ｓ）；
４－被检热电偶（Ｋ）；５－补偿导线；６－补偿导线；７－冰点槽；
８－热浴杯；９－电位差计；10－铜导线；11－酒精灯
温度控制系统由SR90系列PID温度调节器、测温热电偶等组成。
它为校正热电偶提供一个比较稳定的温度。
温度调节器的使用说明如下。
附二：
热电偶分度表
铂铑10－铂热电偶分度表
分度号：
S（参考端温度为０℃）
温度
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
℃
热 电 动 势 mV
-50
-0.236
-40
-0.194
-0.199
-0.203
-0.207
-0.211
-0.215
-0.220
-0.224
-0.228
-0.232
-30
-0.150
-0.155
-0.159
-0.164
-0.168
-0.173
-0.177
-0.181
-0.186
-0.190
-20
-0.103
-0.108
-0.112
-0.117
-0.122
-0.127
-0.132
-0.136
-0.141
-0.145
-10
-0.053
-0.058
-0.063
-0.068
-0.073
-0.078
-0.083
-0.088
-0.093
-0.098
0
-0.000
-0.005
-0.011
-0.016
-0.021
-0.027
-0.032
-0.037
-0.042
-0.048
0
0.000
0.005
0.011
0.016
0.022
0.027
0.033
0.038
0.044
0.050
10
0.055
0.061
0.067
0.072
0.078
0.084
0.090
0.095
0.101
0.107
20
0.113
0.119
0.125
0.131
0.137
0.142
0.148
0.154
0.161
0.167
30
0.173
0.179
0.185
0.191
0.197
0.203
0.210
0.216
0.222
0.228
40
0.235
0.241
0.247
0.254
0.260
0.266
0.273
0.279
0.286
0.292
50
0.299
0.305
0.312
0.318
0.325
0.331
0.338
0.345
0.351
0.358
60
0.365
0.371
0.378
0.385
0.391
0.398
0.405
0.412
0.419
0.425
70
0.432
0.439
0.446
0.453
0.460
0.467
0.474
0.481
0.488
0.495
80
0.502
0.509
0.516
0.523
0.530
0.537
0.544
0.551
0.558
0.566
90
0.573
0.580
0.587
0.594
0.602
0.609
0.616
0.623
0.631
0.638
100
0.645
0.653
0.660
0.667
0.675
0.682
0.690
0.697
0.704
0.712
110
0.719
0.727
0.734
0.742
0.749
0.757
0.764
0.772
0.780
0.787
120
0.795
0.802
0.810
0.818
0.825
0.833
0.841
0.848
0.856
0.864
130
0.872
0.879
0.887
0.895
0.903
0.910
0.918
0.926
0.934
09.42
140
0.950
0.957
0.965
0.973
0.981
0.989
0.997
1.005
1.013
1.021
150
1.029
1.037
1.045
1.053
1.061
1.069
1.077
1.085
1.093
1.101
160
1.109
1.117
1.125
1.133
1.141
1.158
1.168
1.166
1.174
1.182
170
1.190
1.198
1.207
1.215
1.223
1.231
1.240
1.248
1.256
1.264
180
1.273
1.281
1.289
1.297
1.306
1.314
1.322
1.331
1.339
1.347
190
1.356
1.364
1.373
1.381
1.389
1.398
1.406
1.415
1.423
1.432
温度
℃
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
热 电 动 势 mV
200
1.440
1.448
1.457
1.465
1.474
1.482
1.491
1.499
1.508
1.516
210
1.525
1.534
1.542
1.551
1.559
1.568
1.576
1.585
1.594
1.602
220
1.611
1.620
1.628
1.637
1.645
1.654
1.663
1.671
1.680
1.689
230
1.698
1.706
1.715
1.724
1.732
1.741
1.750
1.759
1.767
1.776
240
1.785
1.794
1.802
1.811
1.820
1.829
1.838
1.846
1.855
1.864
250
1.873
1.882
1.891
1.899
1.908
1.917
1.926
1.935
1.944
1.953
260
1.962
1.971
1.979
1.988
1.997
2.006
2.015
2.024
2.033
2.042
270
2.051
2.060
2.069
2.078
2.087
2.096
2.105
2.114
2.123
2.132
280
2.141
2.150
2.159
2.168
2.177
2.186
2.195
2.204
2.213
2.222
290
2.232
2.241
2.250
2.259
2.268
2.277
2.286
2.295
2.304
2.314
300
2.323
2.332
2.341
2.350
2.359
2.368
2.378
2.387
2.396
2.405
310
2.414
2.424
2.433
2.442
2.451
2.460
2.470
2.479
2.488
2.497
320
2.506
2.516
2.525
2.534
2.543
2.553
2.562
2.571
2.581
2.590
330
2.599
2.608
2.618
2.627
2.636
2.646
2.655
2.664
2.674
2.683
340
2.692
2.702
2.711
2.720
2.730
2.739
2.748
2.758
2.767
2.776
350
2.786
2.795
2.805
2.814
2.823
2.833
2.842
2.852
2.861
2.870
360
2.880
2.889
2.899
2.908
2.917
2.927
2.936
2.946
2.955
2.965
370
2.974
2.984
2.993
3.003
3.012
3.022
3.031
3.041
3.050
3.059
380
3.069
3.078
3.088
3.097
3.107
3.117
3.126
3.136
3.145
3.155
390
3.164
3.174
3.183
3.193
3.202
3.212
3.221
3.231
3.241
3.250
400
3.260
3.269
3.279
3.288
3.298
3.308
3.317
3.327
3.336
3.346
410
3.356
3.365
3.375
3.384
3.394
3.404
3.413
3.423
3.433
3.442
420
3.452
3.462
3.471
3.481
3.491
3.500
3.510
3.520
3.529
3.539
430
3.549
3.558
3.568
3.578
3.587
3.597
3.607
3.616
3.626
3.636
440
3.645
3.655
3.665
3.675
3.684
3.694
3.704
3.714
3.723
3.733
450
3.743
3.752
3.762
3.772
3.782
3.791
3.801
3.811
3.821
3.831
460
3.840
3.850
3.860
3.870
3.879
3.889
3.899
3.909
3.919
3.928
470
3.938
3.948
3.958
3.968
3.977
3.987
3.997
4.007
4.017
4.027
480
4.036
4.046
4.056
4.066
4.076
4.086
4.095
4.105
4.115
4.125
490
4.135
4.145
4.155
4.164
4.174
4.184
4.194
4.204
4.214
4.224
温度
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
℃
热 电 动 势 mV
500
4.234
4.243
4.253
4.263
4.273
4.283
4.293
4.303
4.313
4.323
510
4.333
4.343
4.352
4.362
4.372
4.382
4.392
4.402
4.412
4.422
520
4.432
4.442
4.452
4.462
4.472
4.482
4.492
4.502
4.512
4.522
530
4.532
4.542
4.552
4.562
4.572
4.582
4.592
4.602
4.612
4.622
540
4.632
40642
4.652
4.662
4.672
4.682
4.692
4.702
4.712
4.722
550
4.732
4.742
4.752
4.762
4.772
4.782
4.792
4.802
4.812
4.822
560
4.832
4.842
4.852
4.862
4.873
4.883
4.893
4.903
4.913
4.923
570
4.933
4.943
4.953
4.963
4.973
4.984
4.994
5.004
5.014
5.024
580
5.034
5.044
5.054
5.065
5.075
5.085
5.095
5.105
5.115
5.125
590
5.136
5.146
5.156
5.166
5.176
5.186
5.197
5.207
5.217
5.227
600
5.237
5.247
5.258
5.268
5.278
5.288
5.298
5.309
5.319
5.329
610
5.339
5.350
5.360
5.370
5.380
5.391
5.401
5.411
5.421
5.431
620
5.442
5.452
5.462
5.473
5.483
5.493
5.503
5.514
5.524
5.534
630
5.544
5.555
5.565
5.575
5.586
5.596
5.606
5.617
5.627
5.637
640
5.648
5.658
5.668
5.679
5.689
5.700
5.710
5.720
5.731
5.741
650
5.751
5.762
5.772
5.782
5.793
5.803
5.814
5.824
5.834
5.845
660
5.855
5.866
5.876
5.887
5.897
5.907
5.918
5.928
5.939
5.949
670
5.960
5.970
5.980
5.991
6.001
6.012
6.022
6.033
6.043
6.054
680
6.064
6.075
6.085
6.096
6.106
6.1117
6.127
6.138
6.148
6.159
690
6.169
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