实验3 热电偶测温实验.doc

实验三 热电偶测温实验 实验目的： 1、掌握热电偶的工作原理 2、掌握热电偶测温调理电路的工作原理 3、掌握热电偶冷端补偿的原理 实验原理： 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（Seebeck effect）。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。热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。 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。热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。 图5 实验连线图 热电偶冷端补偿计算方法： AD592测温电路作为冷端补偿 不接电源的情况下，单独用万用表电阻挡测量J901、J902两端的电阻值，调节RP901 使电阻值达到10K。 将电源接入P901，将J901、J902接入AI1+、AI1-。 3、 打开AD592测量界面，要求测量出数据。 实验原理图： 热电偶实验原理图与调理流程对应由3个部分构成，热电偶传感器模块、差分放大器模块、冷端补偿模块。分别实现热电偶的连接，放大uV级电压信号。 图2热电偶接线端子图 实验连线图： 1、热电偶传感器接线端子，红色为“正极”，蓝色为“负极”。J701接线柱对应热电偶的“正极”，J702接线柱对应热电偶的“负极”。 2、：差分放大器的电源接线柱，分别用杜邦线将“+”与ELVIS的“+15V”连接，“-”与ELVIS的“-15V”连接，“GND”与ELVIS的“GND”连接。 3、：差分放大器调节放大倍数1000倍（5、6连，4、7连），注意对放大器进行调零。 4、：将热电偶的输出J701、J702接入差分放大器的输入IN 注意极性，同时将差分放大器的IN-接地，不要悬浮输入。输出OUT接入AI0+、AI0-，注意极性。 注意：使用差分放大器时，需对放大器调零并设置放大倍数为1000。 实验步骤： 开始实验之前，请完成并确认以下准备工作： （a）启动实验用的计算机主机，成功安装NI ELVISmx 4.4.x软件（LabVIEW+ELVISmx）。 （b）将NI ELVIS工作所需的电源线正确可靠连接，将NI ELVIS与计算机之间用随机USB线可靠连接。 （c）将位于ELVIS面板右上方的Prototyping Boarding Power电源开关关闭，将位于ELVIS主机前方侧面的POWER电源开关打开。 （d）确认ELVIS主机左上角的USB Ready黄灯点亮。 1、使用差分放大器前，需对放大器调零，并设置放大倍数为1000。 2、设置实验设备名称（默认Dev1）。 3、设置热电偶的物理通道（默认AI 0 差分方式），热电偶的类型，差分放大器的放大倍数。 4、设置冷端补偿的物理通道（默认AI 1 差分方式），点击程序中的【测量/暂停】按钮，按钮变为黄色，实验程序开始运行。 5、利用温度计、波形图表控件查看采集的温度值和温度变化曲线。 6、完成上述实验内容后，将实验得到的数据填入实验报告，结束实验、关闭设备电源并拆除实验连线。 实验思考： 热电偶测温时为何要进行冷端补偿？简述AD592的补偿原理 对实验进行处理，并分析实验数据、导致误差的原因。