热电偶的分度

1、实验十八 热电偶的标度?实验内容1测定温差电动势，绘制定标曲线。2 确定热电偶的温差电动势与温度的关系。 教学要求1 学习使用电位差计测定温差电动势。2 掌握热电偶定标曲线的绘制规那么。3 学习用直线拟合方法处理实验数据。实验器材热电偶，杜瓦瓶，温度计两支，直流电位差计，EH 物理实验仪，槽式加热器。热电偶的重要应用是测量温度。它是把非电学量温度转化成电学量电动势来测量的一个实际例子。热电偶在冶金、化工生产中用于高、低温的测量，在科学研究、自动控 制过程中作为温度传感器，具有非常广泛的应用。用热电偶测温具有许多优点，如测温范围宽-200-2000 0C、测量灵敏度和准确度较高、结构简单不易损坏

2、等。此外由于热电偶的热容量小，受热点也可做得很小，因而对温 度变化响应快，对测量对象的状态影响小，可以用于温度场的实时测量和监控。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温标。常用的温标有 摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。温度会使物质的某些物理性质发生改变。一般来讲，任一物质的任一物理性质只要它 随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可用它来标志温度，也即制作温度计。常用的 温度计有水银温度计、酒精温度计、热电偶温度计等。将两种不同的金属焊接到一个回路中，如果使它们处于两个不同的温度环境下，那么回路 中就会出现一个通常不为零的电动势，这个电动势称为温差电动势，产生这

3、个温差电动势的 金属回路称为温差电偶或热电偶。热电偶的温差电动势虽然主要取决于所选用的材料和两个接头的温度，但材料中所含的 杂质和加工工艺过程也会对它产生一定的影响。因而，尽管都是由同样的两种材料组成的热 电偶，它们的温差电动势与温度的关系却并不完全相同。所以对于每一支焊好的热电偶，都 应先进行分度，即测定出温差电动势与温度间确实定关系，然后才能用它来测量温度。两种不同的金属互相接触时， 在它们的接触面上产生一个接触电位差珀耳贴电动势；同一种金属两端处于不同的温度下也会产生一个电位差汤姆逊电动势。热电偶所产生的温差电动势是这两种电动势之和，它与温度有关。可以把温差电动势；与温度T的关系写成:-

4、f T -T。此式不是严格的线性关系，可将其展开为无穷级数“a+bT-T+cT-T。2+18-1式中T o是恒温端亦称冷端的温度，T是另一端即工作端的温度。假设选取T = T o时,；=0,可得a = 0。这样上式应写成bT-To+cT-To2+18-2式中b、C等是与组成该热电偶的材料等因素有关的系数。对于一支做好的热电偶，当其冷 端温度T0固定时，温差电动势 ；仅仅是工作端温度 T的函数。只要用实验方法确定出二者 的函数关系或定出b、c等系数，就能用这支热电偶， 根据其温差电动势:的值来测定温 度T,热电偶的结构示意图如图 18- 1所示。?热电偶的分度一般是这样进行的，将热电偶的冷端放置

5、在冰水混合物中，工作端的温度就是T0=0 0C如将冷端置入室温下的某种液体内，那么可用水银温度计测出其温度T0;将热电偶的工作端置入油中或其它温度较高又可调节的环境中，用温度计测出一系列上下不同的温度点Ti，同时用电位差计分别测出相应的温差电动势；i ;绘制出；T曲线，即完成热电偶的分度。如果热电偶的工作端温度需分度到几百度以上，那么常将其工作端置入各种 正在熔化或正在凝固过程中的某种纯金属液体中，那么工作端温度T就是该金属的熔点或凝固点，可视为温度。操作步骤1 按图18 t2所示结构认真接好电路，检查无误后通电预热。图18-2热由偶的标度实验线路图2 将电位差计预热待用。3 .通过EH-物理

6、实验仪调节好工作端的温度待其稳定后，从电位差计上读取相应的温差电动势注意，在测量时先让工作端按选定温度点依次升高温度；然后再依次降低温度,并在选定温度点测量其温差电动势。4 在坐标纸上作出 .a =t -T0图线。用最小二乘法直线拟合求出热电动 势；与温差.的关系；=b .,并以此关系为依据，对热电偶温度计进行标定。5根据；=b.算出此热电偶温度计所测沸水的温度值实验中先测出沸水的温差电动势,并与标准值比拟。考前须知1为使杜瓦瓶内水温均匀，应不断进行搅拌。2 .电位差计应勤校准、快测量。3 操作中应小心，防止打翻杜瓦瓶或被高温装置局部烧伤。4测量完毕后，应该等待工作端根本冷却前方可取出温度计。

7、问题讨论1 如果实验中热电偶“冷端不放在冰水混合物中，而直接处于室温或空气中，对实 验结果有什么影响？2 在实验过程中，为了测量准确，应特别注意哪些方面？3 .简述杜瓦瓶内水温为何要保持均匀。附录一、实验数据记录表:电动势,J 7是降温过程中在ti温度点的温差电动势,to=C?ti (0C)岂 i (mV)2 7 (mV)爲(mV)表中，to是热电偶恒温端的温度，ti是选定温度点，是升温过程中对应ti温度点的温差、附表1国际实用温标TPTS-68定义的固定点平衡状态国际实用温标指定值T68 (K)0t68 ( C平衡氢二相点13.81-259.34氧三相点54.361-218.789氧冷凝点9

8、0.188-188.962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1337.581064.432.常用热电偶的特性热电偶常用温度范围。c温差电动势近似值mv/100 UC铜-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+18000.43.水的饱和蒸汽压mmHg与温度的关系温 度(C)0.00.20.40.60.8温 度(C)0.00.20.40.

9、60.870233.7235.7237.7239.7241.886450.9454.4458.0461.6465.271243.9246.0248.2250.3252.487468.7472.4476.0479.8483.472254.6256.8259.0261.2263.488487.1491.0494.7498.5502.273265.7268.0270.2272.6274.889：506.1 :510.0513.9 :517.8521.874277.2279.4281.8284.2286.690525.76529.77533.80537.86541.9575289.1291.5294.

10、0296.4298.891546.05550.18554.35558.53562.7576301.4303.8306.4308.9311.492566.99571.26575.55579.87584.2277314.1316.6319.2322.0324.693588.60593.00597.43 ：601.89606.3878327.3330.0332.8335.6338.294610.90615.44620.01624.61629.2479341.0343.8346.6349.4352.295：633.90 ：638.59643.30 :648.05652.8280355.1358.0361.0363.8366.896657.62662.45667.31672.20676.1281369.7372.6375.6378.8381.8卩7；682.07 :687.04692.05 :697.10702.1782384.9388.0391.2394.4397.498707.27712.40717.56722.75727.9883400.6403.8407.0410