一、实验目的:了解热电偶冷(自由)端温度补偿的原理与方法。
二、基本原理:由实验五可知,热电偶是一种温差测量传感器。为直接反映温度场的摄氏温度值,需对其自由端进行温度补偿。热电偶冷端温度补偿的方法有:冰水法、恒温槽法、自动补偿法、电桥平衡法,常用的是电桥平衡法(图6-2),它是在热电偶和测温装置之间接入一个直流电桥,称为冷端温度补偿器,补偿器电桥在0℃时达到平衡(亦有20℃平衡)。当热电偶自由端(a、b)温度升高时(>0℃)热电偶回路的电势Uab下降,由于补偿器中PN结呈负温度系数,其正向压降随温度升高而下降,促使Uab上升,其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势,达到补偿目的。
三、实验设备及器材:温度传感器实验模板、热电偶、冷端温度补偿器、外接+5V电源适配器。
四、实验步骤:
1、将热电偶插到温度控制仪两个传感器插孔中任意一个插孔中,(K型、E型已装在一个护套内),K型热电偶的自由端接到温控仪面板上的EK端,用它作为标准传感器,配合温控仪用于设定温度,注意识别K型、E型引线标记及正极、负极不要接错。
2、将E型热电偶的自由端接入温度传感器实验模板上标有热电偶符号的a、b孔上,作为被测传感器用于实验,按图6-1接线,热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线的一条为正端,接入“a”点。
3、将R5、R6端接地,RW2大约置中,将V02端与模块上数显电压表Vi端相接,调节Rw3使数显表显示零(数显表置200mv档)。
4、去掉R5、R6接地线,将热电偶a、b端与放大器R5、R6相接,打开温控仪电源并设置温度T=50℃,观察温控仪指示的温度值,当温度稳定在50℃时,记录下电压表读数值。
5、重新设定温度值为50℃+n·Δt,建议Δt=5℃,n=1……10,每隔1n读出数显电压表指示值与温控仪指示的温度值,并填入表6-1。
表6-1:
T(℃)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
V(mv)
6、将冷端温度补偿器(0℃)上的热电偶(E型)插入温度控制仪另一插孔中,在补偿器④、③端加上补偿器电源+5V(用外接电源适配器),将冷端补偿器的①、②端接入数字电压表,重复50℃+n·Δt的加温过程,记录下数显表上的数据,填入表6-2中。
表6-2:
T(℃)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
V(mv)
五、实验报告:
1、将上述数据与实验三十五中⑦的结果进行比较,分析补偿前后的两组数据,参照E型热电偶分度表,计算因补偿后使自由端温度下降而产生的温差值。
2、上述的温差值代表什么含义?
图6-2 冷端温度补偿原理图附录
温度控制仪操作说明
通电前检查接线正确无误,温度控制仪通电5秒内显示窗先显示PV窗量程上限、SV窗显示量程下限,随后即进入工作状态,按SET键0.5秒,PV窗显示5U,SV显示窗闪烁,此时可通过◄▲▼键改变SV窗的值来改变设定值,再按SET键0.5秒确认