实验报告样板热电偶定标与测温

实验报告样板《热电偶的定标与测温》

实验（ 实训） 报告

辽宁科技大学 学院（系） 年 月 日 课程名称 : 大学物理实验 实验题目 : 热电偶 的定标与测温

班级: 姓学号: 机台号: 同组人: 任课教师 :

实验目的

1、掌握电位差计的工作原理及使用方法 ;

2、了解热电偶的原理及制作 ;

3、用电位差计测热电偶的温差电系数 ;

实验原理

1、热电偶测温原理，如图 1 所示:

把两种不同的金属两端彼此焊接组成闭合回路，若两接点的温度不同，回路中 就产生温度差电动势，这两种金属的组合叫热电偶。温差电动势的大小除了和组成 的热电偶材料有关外，还决定于两接点的的温度差。将一端的温度 t 固定（ 称为冷 端，实验中利用冰水混合物 ） ，0

另一端的温度 t 改变（称为热端 ） ，温差电动势亦随之改变。电动势和温差的关

系较复杂，一般表示为 :

2 ,,,,,()()

2 ,,,,,

()() TTTT00

其第一级近似式为

,,,,()tt0

式中a称为热电偶的温差电系数，其大小取决于组成热电偶的材料。

图1热电偶示意图

热电偶可以用电测量温度。用一只已知 a值的热电偶，一端温度固定不变,

另一端与待测物体接触，再测出热电偶回路的电动势，就可以求出待测温度。

由于温差电动势较低，因此在实验中利用电位差计来测量。

图2热电偶测量示意图

t-t下应有的电动0势

t-t下应有的电动0势

入不能影响热电偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差

&值。要做到这一点，实验时应保证一定的条件。根据伏打定律，即在 A B两种

金属之间插入第三种金属C时，若它与A、B的两连接点处于同一温度t（图05）， 则该闭合回路的温差电动势与上述只有 A、B两种金属组成回路时的数值完全相

同。所以，我们把A B两根不同化学成份的金属丝的一端焊在一起，构成

热电偶的热端（工作端）。将另两端各与铜引线（即第三种金属C）焊接，构成两 个同温度（t）的冷端（自由端）。铜引线与电位差计相连，这样就组成一个热电偶温

计。

2、电位差计的原理——电压补偿法

电位差计是利用电压补偿原理而设计的电压测量工具。先来谈一下补偿原理, 如图3所示，要知道电阻R两端的电压，一般用一只电压表并到电阻 R两端就可以

知道其电压值，但电压表有内阻，电压表显示的电压值小于真实值。

图3电压表测量电压 图4补偿法测量电压

关键问题：既要测量出电阻R两端的电压值，又不影响被测电路的特征。下面 借助外部电路来完成，如图4所示。图中E2为可调电动势，E2与电压表构成第二 个回路，电压表显示E2的路端电压U。当UvU时，按下电键T,电流计中有电流通 过，方向 A?D;CDCDAB

当U>U时，按下电键T,电流计中有电流通过，方向 A?D;当 U=U时，按下电

CDABCDAST,电流计中无电流通过，两回路中无能量交换，此状态被称为“补偿

态”，回路2中电压表显示的就是回路1中电阻R两端的电压。

在实际电路中实现可变电压的通常采用滑线变阻器得分压作用，如图 5所示。

Il甲 且—

-t'—; —

「： I■: q

图5

图5滑动变阻器的分压

图6电位差计工作原理

3、电位差计结构及使用

电位差计工作原理图如图6所示，回路1

电位差计工作原理图如图

6所示，回路1为工作回路，回路2为校准电流回

路，回路3为测量回路。n

在电位差计设计过程中，为了定标方便，工作回路的

Es、Rs都电流一般为10A（如0.01A

Es、Rs都

是定值，调节电流调节器，将 K掷向S,当工作电流能使工作回路和校准回路达到

补偿时，工作电流 I 为

ES-2I,( 如 I = 10A= 10 mA) RS

在测量时，将K掷向x，调节R的滑动片的位置，若在某一位置，其分得电压

U（=l X Rx）和被测回路达到补偿，即 Vx=U=IX Rx。

对于测量仪器，读出的数据不应是电阻（Rx）值，而是通过简单计算得到被测量 的电压值Vx（= I X Rx）。

实验器材

DHBC-3标准电势与待测低电势；AZ19型直流检流计;U31型直流低电势电位差

计;DHT-2热学试验仪；保温杯;热电偶;导线等;

实验步骤

1、按图所示连接线路，注意热电偶及各电源的正、负极的正确连接。将热电

偶的冷端置于冰水混合物中之中，确保 tO=O?测温端置于加热器内）。

2、测量待测热电偶的电动势。按 UJ31 电位差计的使用步骤，先接通检流计，

10?左右测一并调好工作电流，即可进行电动势的测量。先将电位差计倍率开关 K1置XI档,

10?左右测一

出室温时热电偶的电动势，然后开启温控仪电源，给热端加温。每隔 组（t，Ex），直至100?为止。由于升温测量时，温度是动态变化的，故测量时可提 前 2?进行跟踪，以保证测量速度与测量精度。测量时，一旦达到补偿状态应立即

读取温度值和电动势值，即 :测量 6-10 组。

4、当完成实验后，打开仪器进风口和风扇，使温度降到室温。

3、整理试验台。

数据记录 （表格）

表 1 数据记录表

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t/? ￡ /mV

数据处理

用作图法处理数据：以温差电动势（8 ）为纵坐标，温度⑴为横坐标，绘出8 ,t

图线，并由该曲线求出直线斜率（即温差电系数a ）及冷端温度t。0

作图法:

⑴中值点：P（，）

⑵选取点：M（，）、M（，）12

,,,21 (3)计算：......(/mV,,,?),tt,21

……? 0,

⑷结果表达：(V) ,,,,, , ,()...(...)tttO

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误差分析

思考题

1、误差分析;

2、查阅资料，说明关于热点现象的有哪些应用

评语:

教师签字：年 月曰