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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10%)纯铂 0~1400
R 铂铑合金(铑含量13%)纯铂 0~1400
B 铂铑合金(铑含量30% )铂铑合金(铑含量6% )0~1400
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。
图1 常用热电偶温度特性曲线
3.热电偶封装形式和使用特点
按照热电偶的组成结构分为热电偶测温导线、铠装热电偶、装配式热电偶。
3.1 热电偶
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