热电偶冷端补偿的实验与研究

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1、热电偶冷端补偿的实验与研究　　摘要：热电偶的适用范围广泛，尽管看起来十分简单，但其工作原理却较为复杂。为此，本文主要探讨了热电偶的工作原理和冷端补偿工作原理，并通过对冷端补偿的几个方法进行实验，直观展现了热电偶冷端补偿工作原理。　　关键词：热电偶；冷端补偿；实验；研究　　中图分类号：TH811文献标识码：A　　温度与许多事物息息相关。人们的生活离不开温度，生产离不开温度，因此，温度的测量十分重要。而热电偶亦与温度密切相关。热电偶是常用且重要的温度测量元件，除了测量，其还肩负将温度所传达的信号转变成其他重要信号的任务。由

2、于热电偶在温度测量中频频使用，因此就有了各种样式各异的热电偶。对热电偶冷端补偿进行实验和研究，有助于我们更好地了解热电偶的用途。　　一、热电偶概述　　（一）热电偶基本概念　　温度的变化会影响生产和工作，因此，需要一个稳定、方便、准确度高的工具进行测量，热电偶就是这样一种元件，其测量温度的结果通常令人比较满意，因此备受人们信赖。作为连接不同信号的桥梁，热电偶的响应与转换速度极快。热电偶和其他温度测量的不同之处主要在于外表的区别，但内部结构则基本相同，这是由热电偶的作用所决定的。5　　（二）热电偶工作原理　　热电偶是由两个

3、不同导体或者说两个半导体组成的回路。回路的本质是导体的相互关联，连接之后必然会出现两个端点，温度相同暂不讨论，这里要重点研究温度不同的两端。在温度不同的情况下，必定会有温度差，造成温度差是由于两端温度一高一低，这两个因温度存在差异的端点就有了明确的区分：一个是热端，一个是冷端。由于热端和冷端分子运动的速率不同，所以，由热端和冷端组成的热电偶中会迅速形成一个电动势，这就是热电偶迅速响应温度后转化成的信号，即热电动势。除了温度，由于不同导体的电阻率不同，所以，导体的材料也影响到热电动势。　　二、热电偶冷端补偿原理　　冷端补

4、偿，与冷端温度有关。根据能量守恒定律，冷端的温度会随着电流的运动而上升，热端的温度会随之降低，从而让热端和冷端之间的温度差接近，那么就会影响测量的结果。此外，这个过程还会发生温度的散失，热端和冷端的温度都会随着时间的推移，慢慢和常温接近，并且线路由于电流的存在会发生热散失，因此，就必须做出补偿。　　三、热电偶冷端温度补偿实验　　（一）实验设备　　1冰点槽法实验设备　　热电偶，冰水混合物容器，两支玻璃试管。　　2零点迁移法实验设备　　热电偶，仪表。　　3冷端补偿器法实验设备5　　热电偶，若干根锰、铜金属丝，直流电源。　　

5、（二）实验原理和内容　　所有方法的实验原理均遵从于热电偶冷端补偿的基本原理和方法。实验内容主要以冰点槽法、零点迁移法、冷端补偿器法为主，通过各自不同的实验设备展现冷端补偿过程，从而达到补偿的效果。　　（三）实验步骤　　1冰点槽法实验步骤　　第一，将盛满冰水混合物的容器准备妥当；第二，将冷端浸入此容器中，使温度达到理想状态；第三，保持冷端温度为零度；第四，为了提高实验的安全性，将预先准备的两支玻璃试管中依次放入两个结点；第五，为了达到良好的绝缘效果，将两支稳稳放置结点的玻璃管浸入冰水混合物的容器中。　　2零点迁移法实验步

6、骤　　第一，确保实验环境温度稳定；第二，将仪表调到常温状态下的刻度；第三，确定热电偶冷端温度与室内温度一致；第四，确定热电偶热端温度与室内温度一致；第五，确定热电偶两端温度一致后，观察指针的温度值。　　3冷端补偿器法实验步骤　　第一，预备不同材质的金属丝如锰、铜丝，将其相连成由四根金属丝和电源形成的电桥；第二，在零度的温度下保持电桥平衡，观察仪表指针有没有发生改变；第三，以4V直流电源进行供电，在不同温度下观察仪表指针变化。　　（四）实验结果5　　1冰点槽法　　通过实验可知，冰点槽法因其冰水混合物的温度为零度，是热电偶

7、冷端补偿中最理想的状态，但只能用于实验之中。　　2零点迁移法　　零点迁移法实验是在一个温度恒定的环境下进行，但不是零度。通过实验可知，在热电偶冷端温度恒定不变的条件下，通过适当调整仪表值即可实现温度补偿。　　3冷端补偿器法　　冷端补偿器法的本质就是从保持电桥平衡到不平衡的状态下使热电动势发生变化，从而达到补偿的目的。　　除了以上三种方法之外，冷端补偿方法还有计算修正法、补正系数法、软件处理法。前两种主要是通过计算的方式，计算修正法比补正系数法的误差更小。　　补正系数法用公式表达：　　T=T′+K×TH　　式中：T―为未

8、知的被测温度；T′―为参考端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度；TH―室温；k―为补正系数。　　计算修正法是根据常温计算热电偶冷端实际温度TH，公式如下：　　EAB（T，T0）=EAB（T，TH）+EAB（TH，T0）　　软件处理法则主要利用计算机来处理，冷端温度恒定时正常补偿即可。冷端温度变化多端时，就需要考虑将多个热电