《过程检测仪表》实验指南2008

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1、过程检测仪表实验指南石油大学机电过程学院自动化系2009年8月15实验一铂电阻和热电偶测温特性实验一、实验目的1、掌握热电阻和热电偶测量温度的原理和特性。2、了解热电阻和热电偶的接线方式。3、了解电加热过程的工作特性。二、实验原理1、热电阻测温原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻有铂电阻和铜电阻。铂电阻在0-630.74℃以内测温时，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)，其中，Ro是温度为0℃时的电阻。本实验Ro＝100Ω。A＝3.9684×

2、10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。2、热电偶测温原理：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，当两接点分别置于两不同温度时，在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象就是热电效应。热电偶就是基于热电效应工作的。温度高的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。三、实验设备CSY-2000实验台、温度源、热电偶（K型或E型）、Pt100热电阻、万用表、连接导线等。四、实验步骤与说明本实验的难点是对温度源（右图）温度的控制，这里采用温度控制仪进行操作。实验前需

3、认真阅读附录一《CSY-2000A实验台上的温度控制仪使用说明》。（1）本实验采用手动控制模式来控制温度源的温度，改变温度控制仪的输出值MV，用万用表测量输出端交流电压，观察电压变化情况。（2）利用铂热电阻测量环境温度，并记录在表1-1。（3）温度源（右图）内部封装了一个Pt100热电阻，在面板上有三个引出端子。将此热电阻信号连接到温度控制仪输入端，作为温度测量的基准温度。（4）把热电偶和热电阻插入到温度源测点上，热电偶的信号可直接用mV表测量。热电阻的信号可用万用表电阻档直接测量。（5）控制温度源的加热电压和加热时间，使温度源从40℃开始，每增加5℃记录一次热电偶

4、和热电阻的输出，填入表1-1。注意：为了保证数据准确，应在温度源稳定在温度点上至少30秒后读数。（6）测量完成后，关上主控台上的温度开关、电源开关，拔下连接导线。如果此时温度源温度大于30℃，则将温度源上的风扇电源24V连接到主控台上的24V稳压电源上，让风扇运转降温。15表1-1铂电阻和热电偶测温特性实验数据环境温度:℃环境温度对应分度：热电偶（K/E型）：mVPt热电阻：Ω设定温度℃热电偶分度(K/E型)mVPt热电阻分度Ω实际温度℃实测热电偶电压mV修正后热电偶电压mV实测热电阻阻值Ω4045…………………100五、数据分析及思考（1）对测量得到的热电偶电压值

5、进行修正，并填入表1-1中。（E＝E测-E0+E室温）（2）在坐标纸上画出热电偶的T-V分度曲线和实测曲线，热电阻的T-Ω分度曲线和实测曲线。（3）根据上面画的曲线计算热电偶和热电阻测量的非线性误差。（4）本实验直接测量了热电阻的阻值，请设计采用电压方式测量热电阻信号的原理和方法。（5）如何根据测温范围和精度要求选用热电阻？（6）热电偶与热电阻测温原理有什么不同？各有什么优缺点？六、预习和实验报告要求（1）复习热电偶和热电阻的检温原理、实现方法以及接线等相关基础知识，详细阅读实验指南做好实验计划和预习报告。（2）预习报告即为实验报告的前两项，包括实验原理、实验内容、

6、实验计划或者简要的实验步骤。（3）本次实验时间较为紧张，请提前思考步骤2、步骤5和思考题4。（4）实验报告采用统一格式手写。15附录一CSY-2000A实验台上的温度控制仪使用说明一、仪表面板说明如图所示，仪表有两个4位数码显示，上窗口为测量值PV，仪表的下窗口为设定值SV或者输出值MV。数码显示窗口下方有4个指示灯，从左到右依次为：左1——At自整定指示灯；左2——ALM1第一报警输出指示灯，左3——ALM2第二报警输出指示灯，左4——控制输出(加热控制)指示灯，指示灯下方有4个可操作的按键，从左到右依次为：左1(SET)——设定键，按下此键仪表的下窗口显示为设定

7、值SV，此时可设定SV；再按下此键下窗口显示为输出值MV；按住此键超过3秒进入参数设定状态；要退出参数设定状态，同样按SET键超过3秒。左2A/M（▲）——手动控制模式和自动控制模式的换切键，手动控制模式时仪表的下窗口第一位指示H；参数设定时的移位键。左3▼——减数键左4▲——加数键。二、仪表接线说明如图所示仪表输入端为（123）接收热电阻或热电偶的信号。输出端为交流可调电压（电压幅值随仪表输出变化），以及风扇源24V开关电压（出现第一报警时有电压，无报警时没有电压）。三、仪表参数说明进入参数设定状态后，仪表参数按下表的顺序依次出现。符号名称设定范围说明备注AL