热电偶实现测温的工作原理设计实验.ppt
9页1、实验原理,背景资料,实验仪器,实验内容,数据处理,1热电偶与温差电效应 若将A、B两根不同的金属或合金丝的端点互相连接(接点焊接或熔接)成为一闭合回路,并使两接点处于不同温度如图1所示,则由于温差电效应,回路中将产生电动势,称为温差电动势。这种闭合回路称为热电偶。,热电偶回路中产生的温差电动势是由佩尔捷电动势和汤姆逊电动势联合组成的,热电偶产生的热电势是由两种导体的总接触电势和总汤姆逊电势所组成,即:,实验原理,背景资料,实验仪器,实验内容,数据处理,因此,热电偶回路中温差电动势的大小除了和组成电偶的材料有关,还决定于两接触点的温度差,当制作电偶的材料确定后,温差电动势的大小就只决定于两个接触点的温度差,一般说,电动势和温差的关系非常复杂,若取二级近似,可表为如下形式,式中, 为热端温度; 是冷端温度;而 、 是电偶常数,它们的大小仅决定于组成电偶的材料。粗略测量时,可取一级近似,称为温差电系数(或电偶常数),它只与两种金属的性质有关,在数值上等于两接触点温度差为1时所产生的温差电动势,单位为毫伏/度。,实验原理,背景资料,实验仪器,实验内容,数据处理,2热电偶测温原理和定标,温差电偶
2、与测量仪器有两种连接方式如图2所示。,参考温度可以是水的三相点(273.16 K),液氮(LN)的沸点(77.35 K),或液氦(LHe)的沸点(4.2 K)等。如果热电偶工作端与参考端的温度不等,则有温差电动势产生。温差电势的大小只与工作端与参考端的温差及电极材料有关,与电极的长度,直径无关。用电位差计测出电偶回路的电动势,如果该电偶的电动势与温差之间的关系事先已标定好,根据已知的曲线,就可以得出待测温度。,实验原理,背景资料,实验仪器,实验内容,数据处理,为了测定温差电动势,需在闭合回路中接入测量仪表,如图3所示,这相当于把第三种金属(如电位差计的电阻丝)串入回路。理论上可以证明,在A、B两种金属之间插入任何一种金属C,只要维持它和A、B的联接点在同一个温度,这个闭合电路中的温差电动势总是和由A、B两种金属组成的温差热电偶中的温差电动势一样。这一性质在实际应用中是很重要的,图3所示为常用的测温线路,即用铜丝C将温差电动势接送电位差计是常见的用法。,注:,实验原理,背景资料,实验仪器,实验内容,数据处理,温差电偶测量温度的优点:,测量范围广:可以从4.2K(268.950C)的深低温
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