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内燃机测试技术试验 实验 热电偶温度测量试验 实验学时：2 实验类型：基础型 实验对象：本科生 一．实验目的： 1. 了解热电偶温度测量基本原理。 2. 了解热电偶的温度特性。 3. 了解热电偶的不同封装型式和使用特点。 4. 掌握热电偶温度测量电路实现和关键参数计算。 二．实验原理及设备说明 1.热电偶温度测量基本原理 热电偶是一种感温元件，是一次仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换 成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶 测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度 时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是 所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工 作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热 电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的 条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同， 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因 此，在热电偶测温时，可接入测量仪表， 测得热电动势后，即可知道被测介质 的温度。 热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势 测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题： 　　1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷 端与工作端，两端温度差的函数； 　　2 ：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶 的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关； 　3 ：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只 与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势 仅是工作端温度的单值函数。 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是 指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表 的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或 数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊 场合的测量。标准化热电偶我国从1988 年1 月1 日起，热电偶和热电阻全部按 IEC 国际标准生产，并指定S、B 、E 、K 、R 、J 、T 七种标准化热电偶为我国统 一设计型热电偶。常用热电偶类型，材料和测量范围如表1 所示。 类型 热电极材料 正极 热电极材料 负极 温度范围（℃） S 铂铑合金（铑含量 纯铂 0～1400 10%） R 铂铑合金（铑含量 纯铂 0～1400 13%） B 铂铑合金（铑含量 铂铑合金（铑含量 0～1400 30% ） 6% ） K 镍铬 镍硅 －200～1000 T 纯铜 铜镍 －200～300 J 铁 铜镍 －200～600 N 镍铬硅 镍硅 －200～1200 E 镍铬 铜镍 －200～700 表1 常用热电偶类型参数表 2. 热电偶温度特性 热电偶由于热电极材料的不同，因此温度系数和测量范围也不同，常用热 电偶类型的温度测量曲线如图1 所示。