[热电偶的定标实验报告]热电偶定标 —— 温度的测量
.::热电偶定标 —— 温度的测量::.
来源 上海交通大学 物理实验中心 一、 实验基本介绍 非电量电测方法是利用传感器把温度、压力、光强等非电信号转换成电信号，通过测量电压、电流等电信号来获得这些非电学量的方法。本实验中的热电偶温度计就是把温度转换成电压来测量。 当一个金属棒的两端分别位于不同的温度
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时，由于金属中电子的热运动，在棒的两端有一个电动势存在，称为汤姆逊电动势。
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（1）
称为金属的汤姆逊系数，和金属材料的温度有关，所以汤姆逊电动势的大小只与金属材料和两端的温度有关，显然只用一种金属、只依*汤姆逊电动势，不能在闭合回路中建立电流。
将两种不同的金属A和B焊接成闭合电路，如图2所示。且当A和B两接点处在不同温度状态时，电路中将产生电流，相应地有电动势存在。这种电流称为温差电流，电动势包含了两种金属的汤姆逊电动势和两个两种金属接触点的接触电动势，其作用的总体效果称为温差电动势。产生温差电动势的装置称为热电偶。电动势和电流的方向由组成的热电偶的导体材料和冷热端温度决定，与热电偶的长度和直径无关。
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图2
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图3
如果在金属A和B之间插入任何一种金属C，只要维持它和A、B连接点在同一温度 或 ，这个回路中的温差电动势就和只有A、B两种金属组成的回路中的温差电动势一样，不会发生变化。这种性质给我们测量温差电动势提供了条件。如图3所示，用金属C作为导线连接到电位差计上，就可以测得A、B两种金属组成得热电偶的温差电动势。
理论和实验证明，热电偶回路中产生的电动势是两个接点温度t和t0的函数差，则该热电偶产生的温差电动势为
EAB(t，t0) = a(t-t0) + 12b(t-t0)2 （1）
式中a、b是与两种导体性质有关的常数。一般情况下b比a要小得多，所以当t与t0相差不大时，式（1）可简化为
EAB(t，t0) = a(t-t0) （2）
式中，t0－冷端温度；t－热端温度；EAB(t，t0)－温差电动势
即温差电动势与两接点之间的温度差成正比，比例常数a称为温差电动势率。如果使冷端温度保持恒定，热端置于被测介质中，那么，温差电动势的大小将随介质温度而变。若用测量仪表测得温差电动势的数值，便可测得相应的温度。表1列出几种标准化热电偶材料的部分特性。
在理论上，温差电动势等于两个断点温度函数的差，而温度函数的形式比较复杂，和两种金属的汤姆逊系数 、两种金属的接触电动势有关。一般情况下，在使用前，需要对热电偶温度计进行实验定标，即确定两个端点温度和温差电动势之间的一一对应关系。如图4所示，本实验对镍铬和铜镍促成的热电偶进行定标，作为热电偶温度计应用，用定标后的温度计测量液体的温度、室温等。
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图 4
热电偶的工作原理是：两种不同成分的导体两端经焊接、形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端。当测量端和参比端存在温差时，就会在回路地产生热电流，接上显示仪表，仪表上就批示出热电偶所产生的热电流，接上显示仪表，仪表上就批示同热电偶所产生的热电动势的温度值。
热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，热电动势的的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关，和热电极的长度、直径无关。装配式热电偶主要由接线盒、保护管、绝缘套管、接线端子、热电极组成基本结构，并配以种安装固定装置组成
图二 热电偶
来源 上海交通大学 物理实验中心 热电偶温度计是由三部分组成的：
1. 热电偶（感温元件）；
2. 测量仪表；
3. 连接热电偶和测量测量仪表的导线（补偿导线及铜线） 它是有两种不同材料的导体 A 和 B 焊接而成，焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称为工作端或热端，另一端与导线相连，称为冷端或自由端。
本文来源：https://www.oubohk.cn/wuli/30912/
热电偶的定标 热电偶的定标曲线
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