热电偶温度计的标度.doc

热电偶温度计的标度一、实验目的1.了解热电偶温度计。2.“铜康铜”热电偶温度计的标度。二、实验仪器1“铜康铜”热电偶2. 保温杯3. YBF-2导热系数测试仪(可直接用数字电压表或UJ-36直流电位差计) 图1仪器描述 1 图1是实验装置示意图 “铜-康铜”热电偶的一个接点（冷端）放在盛有冰水混合物的杜瓦瓶中，使该接点维持在恒定的0。另一接点（热端）放在A盘小孔中。升温由它的加热器来实现，当手动加热时，将控制方式置“手动”，然后切换加热控制开关。或将控制方式置“自动”，然后由PID设定温度自动控制温度。2. PID控温(详见附录一) PID智能温度控制器是一种高性能、高可靠性的智能型调节仪表，广泛应用于机械化工、陶瓷、轻工、冶金、石化、热处理等行业的温度、流量、压力、液位等的自动控制系统。3. 铜-康铜热电偶温度差为100时，其温差电动势约4.0mV，若精度要求不高，可直接用20mV数字电压表代替UJ-36型携带式直流电位差计。4在下面板“信号输入”与“指示灯”之间，仪器提供了对“”“”输入的信号作高精度测量的电位差计接口。当使用该接口时，内接数字电压表会自动断开。UJ-36型携带式直流电位差计的使用简述： 电位差计的工作原理是用滑线电阻上产生的已知压降来补偿热电偶产生的热电动势，测量精度较高，仪器使用方法如下：（1） 将被测电压（或电动势）接到“未知”接线柱上。（2） 把倍率开关旋到“X0.2”的位置上,这时仪器内部电源已接通,稍待片刻即可调节“调零”旋钮，使检流计指针指零。（3） 将开关“K”扳向标准，调节多圈变阻器（RP），使检流计指零。（4） 将开关“K”扳向“未知”，先调节滑线读数盘（010mV），使检流计指零。未知电动势按下式计算：E=（步进盘读数+滑线盘读数）X0.2 (5)每次测量前要核对工作电流，即重复2和3中的指零调节。为保护检流计，扳动开关“K”时，只要看出指针偏转方向，就立刻使“K”返回中间位置。进行指零调节时，不可将“K”扳住不放。三、实验原理温度是表征热力学系统冷热程度的物理量，温度的数值表示法叫做温标，摄氏温标是一种常用的温标，摄氏温标规定冰点（指纯水和纯水在一个标准大气压下达到平衡时的温度，而纯水中有空气溶解在内并达到饱和）为0；沸点（指纯水和水蒸气在蒸汽压为一个标准大气压下达到平衡时的温度）为100。 当温度改变时，物质的某些物理属性，如一定容积气体的压力，金属导体的电阻、两种金属导体组成热电偶的热电动势等，都会发生变化。一般来说，任一物质的任一物理属性只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可以选用做标志温度，即制作温度计。 将两种不同的导体接合成闭合回路，如图1所示，若接点“1”和“2”的温度不同，回路中将产生电动势，这个电动势就称为热电动势，这种现象称为热电效应，这两种不同的金属导体的组合就称为热电偶，或叫温差电偶。热电偶温度计就是利用热电效应来测量温度的。 两种导体的材料固定以后，热电动势由接点的温度差所确定，即温差已知时，热电动势随之确定，反之亦然。若我们把热电偶的一个接点放在温度T0为已知的恒温物质（如冰水或大气）中，另一点放在待测温度T中（如图1所示），那么测量出热电动势E就可以决定待测温度T。 为了能够从测量热电动势E值中直接得出待测温度T值，必须对所用的热电偶测定其热电动势E与温度T的关系，这就是热电偶温度计的定标。本实验是做“铜康铜”热电偶温度计的定标。在测定E-T关系时，采用摄氏温标规定的两个固定点，即溶冰点（0）和沸水点（100），再在0100之间取若干温度点，给出0100之间的ET曲线。 热电偶具有结构简单，小巧、热容量小、测温范围宽等优点，因此被广泛用于生产和科学研究的测温和温度的自动控制中。实用温标定义的固定点见表一1968年国际实用温标（TPTS-68）定义的固定点表一平衡状态国际实用温标指定值T68（K）T68（）平衡氢二相点13.81-259.34氧三相点54.361-218.789氧冷凝点90.188-188.962水三相点273.160.01水沸点373.15100锡凝固点505.1181213.9681锌凝固点692.73419.58银凝固点1235.08961.93金凝固点1337.581064.43常用热电偶特性见表二表二 常用热电偶特性热电偶使用温度范围()温差电势近似值(mV/100)康-康铜-200+3004.3铁-康铜-200+8005.3铬-铝-200+11004.1铂-10%铑-180+16000.95铂、40%铑-铂20%铑+200+18000.4四、实验步骤实验测定以下温度值时的热电势：（1） 水的冰点，即0，热电偶的热端应放在冰水瓶里；（2） 室温下水的温度，热电偶的热端放在盛水烧杯里；（3） 50.0左右，热电偶的热端放在A盘小孔里；（4） PID控温在55.0、60.0、65.0、70.0、75.0，（由于PID显示温度已经过校准可代替标准水银温度计），再分别测出55.0、60.0、65.0、70.0、75.0的热电势（可电压表读出，或电位差计测出）； 电位差计测热电势，将“铜-康铜”热电偶接到电位差计UJ-36的“未知”接线柱上，热电偶的冷端和热端都放到冰水瓶中。与此同时，应检查冰水瓶内的水面上是否有冰块。如没有冰，应加冰。按电位差计使用方法测量热电势E，当T=T0时，E应为零，若仪器指示不为零或超过最小分度一格以上者，应请教师处理。一格以下者，记下这个读数，作为零点订正值。1） 把热电偶的冷端留在冰瓶内，把热端取出放A盘小孔中。然后测量该温度下的热电动势E值.2） 打开YBF-2的电源进行加热,待温度达到100,读出电压（或用电位差计测量该温度下的热电动势E值）。3） 再调节温度（可PID自动控制将控制方式打至自动,操作方法详见附录一，反之手动）分别测量相应的热电动势E值。4） 测量完毕要将电位差计的倍率开关指向“断”，以切断仪器内部电源，检查并关闭YBF-2电源。五、实验数据及处理 记录实验数据并进