熱電偶測溫技術

/大連理工大學成績教師簽字大學物理實驗報告院(系）材料學院專業(yè)材料物理班級0705姓名童凌煒學號2０076702５實驗臺號實驗時間2０08年11月1５日，第1２周,星期六第７—8節(jié)實驗名稱熱電偶和熱敏電阻的溫度特性圖5-1教師評語圖5-1實驗目的與要求：了解熱電偶和熱敏電阻測溫原理;學會測量熱電偶的溫差電動勢；學會測量熱敏電阻的溫度系數(shù);實驗原理和內(nèi)容:實驗原理：熱點偶：兩種不同的金屬或合金構(gòu)成的閉合回路（如圖５—1所示）可以構(gòu)成熱電偶.如果兩個接觸點的溫度ｔ與ｔ0不同，則可以產(chǎn)生熱電動勢，這種現(xiàn)象稱之為熱電效應。熱電動勢的大小與熱電偶的大小,金屬導線的長短及粗細無關,所以熱電偶的溫度原理是以它的熱電動勢與溫差的單值關系為依據(jù),在試驗中我們使熱電偶一個接觸點的溫度為室溫，則單值關系可以化為:試驗中溫度變化范圍并不大,我們可以近似將其取為：熱電偶的定標：在本試驗中我們用比較法對NＫJ加熱器中的熱電偶的熱電動勢（用UJ—36ａ熱敏電阻的阻值：熱敏電阻對溫度非常敏感，所以可以用于溫度傳感器。在一定溫度范圍內(nèi)，一個長為Ｌ，橫截面積為S的熱敏電阻，材料對應的系數(shù)為a0，b，其電阻可以表示為：熱敏電阻的溫度系數(shù):定義,他表示了熱敏阻值對溫度變化率與阻值之比,我們可以得出:其中l(wèi)na和b分別是該直線的截距和斜率，我們可以求出曲線，將其代回（3)中公式,即可得到曲線.實驗內(nèi)容:組裝一臺“熱電偶溫度計”，并定標;測量熱敏電阻阻值隨溫度變化曲線。主要儀器設備: UJ—36ａ型直流電位差計、ＮＫJ智能溫控輻射式加熱器,數(shù)字萬用表、熱電偶探頭、負溫度系數(shù)熱敏電阻探頭、電源。步驟與操作方法：熱電偶溫度計的定標:將熱電偶接入電位差計的“未知”端；將熱端探頭插入ＮＫJ智能溫控輻射式加熱器，從3０℃～８0℃每隔測量熱敏電阻阻值隨溫度變化關系：將熱敏電阻接到數(shù)字萬用表電阻插口;將熱端探頭插入NKJ智能溫控輻射式加熱器，從30℃～８０℃每隔UＪ—3６a調(diào)節(jié)檢流計零點，吧倍率開關旋到“×0。２”，稍等片刻調(diào)節(jié)“將開關K扳向標準,通過Rp旋鈕調(diào)節(jié)電流，使檢流計指零;未知電動勢：將開關Ｋ扳向“未知”,調(diào)節(jié)滑線讀數(shù)盤（０~1０ｍV），使檢流計指零,若不夠用則調(diào)節(jié)步進讀數(shù)盤（10～110mV)，使檢流計指零，則電動勢為E=（步進讀數(shù)+滑線讀數(shù))×０。2注意：每次測量前要核對工作電流，重復調(diào)零.在調(diào)零過程中，應該將開關“K”進行短暫接觸進行觀察。

數(shù)據(jù)記錄：表1熱電偶溫度計定標數(shù)據(jù)記錄表t（℃）30３2３436３84０42４4464８E（ｍV）ｔ（℃）5052545658６0６２64６66８Ｅ（mV)ｔ（℃)７0７27４76７880E（ｍV）表2熱敏電阻Ｒt—t數(shù)據(jù)記錄表ｔ（℃）303２３436３8４04２44464８R(Ω)t（℃)5０52５4565８６0６２646668R（Ω)t(℃）70727476788０R(Ω)?數(shù)據(jù)記錄與處理：熱電偶定標對應數(shù)據(jù)n1２34５6７８9１011T/℃３0。13７。339。344。５51．１５５．760.86５.７６9。８757９。5Ｕ1/ｍV1．２０4.１5４。６55。３0８。911０．1912。０113。９0１４。9917.7518。19U１＊０.２0．24０。8３０.931。061。7822。０38２。4０22.782.9983。553.6３8熱電偶定標曲線經(jīng)過Eｘcｅｌ圖表計算,并進行線性回歸得到熱電偶電壓關于溫度的關系方程為可見,a＝-1.8８36b=0。07０6熱敏電阻實驗數(shù)據(jù)ｍ1２3４567８９1011T／℃３0。137．739。344.3４９。655.960.９65.869。774。679。4T/Ｋ303。2531０.853１2.45３1７．4５322。753２9．05334.0５338.9534２。85３47。７５3５２．55R／kΩ9。５５0６.０6５6.130５。3914。49６2.９79２.4371．940１．７8９1。743１．2７9?熱敏電阻R—T曲線為了計算R-T關系方程，先對數(shù)據(jù)進行這樣的處理,結(jié)果如下:T/K30３.２5310。８5３12.453１7.45３22.75329．0５３34．0533８。９53４２.8５34７.753５2.55Ｒ/Ω９5５06０65６13０5391４496２９7９243７1940１7891743１2791/T０.00３20。00320.０0３２0。0031０.00３００.0０3０0。0０２９０。00290。0０290.002８0．００2８lnR9。1６48.７１0８。７２08.5928.41０７．9997.79８７.570７．4897。4637。1５３通過線性回歸，作出lnR和１/T的線性關系曲線如下：由線性回歸結(jié)果ｙ=4276.9x－４.95６7，可以得到:代入以上數(shù)據(jù),可以得到R－T關系曲線方程為又溫度系數(shù)計算公式為當T=40℃（３13．15K）時，經(jīng)計算得到,該熱敏電阻的溫度系數(shù)結(jié)果與分析：由以上實驗的數(shù)據(jù)及圖標結(jié)果可見用一次線性方程模擬熱電偶的溫度特性曲線,可以在一定誤差范圍內(nèi)保證準確性。且熱電偶兩端的電壓，隨溫度增加而增加，顯線性正比關系熱電偶的U—T關系方程為其中a=-1．８836b＝０。070６熱敏電阻的阻值與溫度的關系為：阻值隨著溫度的增加而減小,且阻值的減小幅度越來越緩慢.其關系可以用指數(shù)方程模擬，具體見數(shù)據(jù)處理部分的結(jié)論Ｔ=40℃時，熱敏電阻的溫度系數(shù)為討論、建議與質(zhì)疑：實驗過程中發(fā)現(xiàn)輻射加熱器的溫度控制能力不理想，尤其是恒溫能力.建議改造成由計算芯片控制的加熱電路，并且在到達既定溫度后,改為使用加熱、散熱交替進行的自動恒溫功能熱敏電阻的Ｒ—T曲線，用數(shù)據(jù)模擬