热电偶动态特性的测定及校正

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1、大学本科生实验报告专用纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩温度调节环节热电偶2热电偶1X-Y函数记录仪温度变送器管式电炉一、热电偶动态特性的测定及校正1．实验目的1.1学习用实验方法测定热电偶的动态特性并确定热电偶的时间常数；1.2了解热电偶特性对动态测温的影响；1.3掌握提高热电偶动态测温精度的方法。2．实验内容2.1用管式电炉控温系统和函数记录仪测取镍铬—镍硅热点偶（分度号K）的特性；2.2确定所测定热电偶的时间常数；2.3将热电偶与模拟校正装置串接，根据所测热电偶的时间常数适当选定校正装置的参数，测定该测温系统的动态特性。3．原理：从理论分析和实验得知，热电偶具有

2、一阶非周期环节特性其传递函数为：（1）其中T为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况。由自控原理可知，要提高热电偶的动态精度，应提高其反应速度，采用串联超前校正装置，令超前校正装置的传递函数为：（2）其中K为校正环节放大倍数串接校正装置后整个测温系统的传递函数为：（3）与未经校正的热电偶测温系统相比，校正后的时间常数T‘比T缩小了K倍。4．超前校正装置的实现模拟校正装置线路如图1所示：图1校正电路——热电偶时间常数——放大器放大倍数——系统时间常数5.实验设备5.1管式电炉；5.2镍铬—镍硅热点偶（分度号K）两支；5.3温度变送器4~20mA输出；5

3、.4自制模拟校正装置；5.5函数记录仪一台。6.实验步骤6.1测试热电偶的时间常数（1）按图2连接测温系统各环节；图2测温系统（2）热电偶1、温度调节器，将管式电炉炉温控制在200℃；（3）调整函数记录仪：选择适当量程和走纸速度并做好记录；（4）经老师检查无误后开启所有仪器的电源开关；（5）炉温达到200℃左右时，首先开启记录仪，然后迅速地将待测热电偶插入炉中，从记录仪得到一条飞升曲线如图3；图3时间常数获取（6）待记录仪记录完毕（稳态）后，取出热电偶自然冷却到室温；（7）求取热电偶时间常数。次y(∞)0.632y(∞)T(秒)13924.61866.2热电偶动态校正(1)将

4、模拟校正装置串联到系统中如图4所示：图4加入校正后的测温系统X-Y函数记录仪校正装置温度变送器热电偶2管式电炉热电偶1温度调节环节大学本科生实验报告专用纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩经过处理的R3=30KΩy(∞)=84，y（0）=44，所以0.632（y(∞)-y（0））=25，从图上得知T=60S与校正前相比，T=60S

5、75S

6、图上得知T=186S大学本科生实验报告专用纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩6.3思考题（1）在不同温度下测取热电偶的动态特性曲线，求得的时间常数是否一样？为什么？答：在不同温度下，通过测取热电偶的动态特性曲线，求得的热电偶的时间常数是一样的。因为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况，但与所测温度无关。热电偶的时间常数取决于热电偶的传递函数，而传递函数是对热电偶自身物理性质的数学描述，不会因为被测量量而改变。（2）测取热电偶的时间常数时，不进行冷端补偿会有什么影响？为什么？答：测取热电偶的时间常数时，不对热电偶进行冷端温度补偿，不会影响所测

7、得的结果。由热电偶的动态特性曲线可知，如不进行温度补偿，只是曲线在与时间轴垂直的方向进行平移，曲线的形状不会发生改变。