检测技术实验热电阻热电偶测温特性实验模板.docx

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上海电力学院

检测技术实验

题　目: 　热电阻、 热电偶测温特性实验

一、 实验目的
了解热电阻的特性与应用, 了解热电偶测量温度的性能与应用范围。。
二、 基本原理
( 一) 热电阻:
利用导体电阻随温度变化的特性, 热电阻用于测量时, 要求其材料电阻温度系数大, 稳定性好, 电阻率高, 电阻与温度之间最好有线性关系。常见铂电阻和铜电阻在0-630.74℃以内, 电阻Rt与温度t的关系为:
Rt=R0(1+At+Bt2)
R0系温度为0℃时的电阻。本实验R0=100℃, At=3.9684×10-2/℃, Bt=-5.847×10-7/℃2, 铂电阻现是三线连接, 其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
( 二) 热电偶:
当两种不同的金属组成回路, 如二个接点有温度差, 就会产生热电势, 这就是热电效应。温度高的接点称工作端, 将其置于被测温度场, 以相应电路就可间接测得被测温度值, 温度低的接点就称冷端(也称自由端), 冷端能够是室温值或经补偿后的0℃、 25℃。
三、 需用器件与单元
加热源、 K型热电偶( 红+, 黑-) 、 Pt100热电阻、 温度控制单元、 温度传感器实验模板、 数显单元、 万用表, 热电偶K型、 E型、 加热源。
四、 实验步骤
( 一) 热电阻:
1、 注意: 首先根据实验台型号, 仔细阅读”温控仪表操作说”, 学会基本参数设定。
2、 将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。将Ｋ型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶EＫ插孔中, 红线为正极, 黑色为负极, 注意热电偶护套中已安置了二支热电偶, Ｋ型和 E型, 它们热电势值不同, 从热电偶分度表中能够判别Ｋ型和Ｅ型( Ｅ型热电势大) 热电偶。E型( 蓝+, 绿-) ; k型( 红+, 黑-)
3、 将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。
4、 将主控箱的风扇源(24V)与三源板的冷风扇对应相连, 电机转速电压旋至最大。
5、 将Pt100铂电阻三根线引入”Rt”输入的a、 b上: 用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线( 蓝 , 黑) 接b端。这样Rt与R3、 R1、 Rw1、 R4组成直流电桥, 是一种单臂电桥工作形式。Rw1中心活动点与R6相接, 见图11-5。

图11-5 热电阻测温特性实验

3、 在端点a与地之间加直流源2V, 合上主控箱电源开关, 调Rw1使电桥平衡, 即桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出为零。

4、 加±15V模块电源, 调Rw3使V02=0, 接上数显单元, 拨2V电压显示档, 使数显为零。
5、 设定温度值50℃将PT100探头插入加热源另一个插孔中开启加热开关, 待温度控制在50℃, 时记录下电压表读数值, 重新设定温度值为50℃+n·Δt, 建议Δt=5℃, n=1……10, 每隔1n读出数显表输出电压与温度值, 将结果填入下表11-2。
表11-2
t(℃)
50
55
60
65
70
75
80
V(mv)
248
282
320
346
401
436
474

250
288
324
367
404
438
475
6、 根据表11-2值计算其非线性误差。
( 二) 热电偶:
1、 将热电偶插到温度源插孔中, K型的自由端接到面板Ek端( 红+, 黑-) 作标准传感器, 用于设定温度。
2、 将R5、 R6端接地, 打开主控箱电源开关, 将V02与数显表单元上的Vi相接。调Rw3使数显表显示零位, 主控箱上电压表波段开关拨到200mV, 打开
面板上温控开关, 设定仪表控制温度值T=50℃。
3、 去掉R5、 R6接地线, E型自由端与放大器R5、 R6相接, 打开温控开关, 观察温控仪指示的温度值, 当温度控制在50℃时, 调Rw2, 对照分度表将信号放大到比分值大10倍的指示值以便读数, 并记录下读值。
4、 重新设定温度值为50℃+n·Δt, 建议Δt=5℃, n=1……10, 每隔1n读出数显表输出电压与温度值, 并记录表11-3。
T++ n·Δt

V(mv)

5、 根据表11-3计算非线性误差。
附: 分度表
温度℃
测量元件
-50
0
50
100
150
200
300
400
500
600
800
1200
1400
1600
1800
热
电
偶
E(mv)

0
3.047
6.317
9.787

13.419
21.033
28.943
36.999
45.085
61.066

K(mv)

0
2.022
4.095
6.137
8.137
12.027
3.261
4.234
5．237
7.345
11.947
14.368
16.771

热
电
阻
Cu50(Ω)
39.24
50
60.7
71.4
82.13

Pt100(Ω)
80.3
100
119.4
138.5
157.31
175.84
212.02
247.04
280.90
313.59
375.57

五、 思考题
1、 如何根据测温范围和精度要求选用热电阻?
热电阻常见的只有两种, Pt100和Cu50, Pt100测温范围是-200至650℃, Cu50测温范围是-50至150℃, 确定温度范围时要留一定的余量, 比如测的介质温度一般在130度, 选择Cu50就不合适, 因为余量太小, 很可能最高温度就超过150度而无法测量。当前, Cu50一般用于测量室温; Pt100则应用较广, 如蒸汽的温度测量、 烤箱的温度测量等。
2、 经过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识?
由热电偶的拟合直线图知, 在50至85℃的范围内, 测量电压的拟合直线和分度表查出电压的拟合直线之间的误差逐渐增大, 则说明E型热电偶更适用于较低温度情况下的测量。