化工仪表及自动化实验二.doc

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1、实验二：温度测量与显示仪衿一.实验目的1.了解测温元件的种类与使用方法2.掌握测温元件与显示仪表的正确配接方法亿实验仪器与仪衿/strong>1.管式电炉及炉温控制系绿/li>2.镍铬-镍硅热电偶（分度号K＿/li>3.数字式温度显示仪（XMZ-101A＿.5级）4.电子电位差计（XW长图系列＿.5级）5.电子自动平衡电桥（XQD-1或XDD-1系列＿.5级）6.十进制标准电阻箱（ZX38/10＿.1级）7.手动电位差计（UJ-33a＿/li>三．热电偶测温以及与常用显示仪表的配接方泿　　热电偶

2、测温原理是热电效应。当参比端温度恒定时，热电偶产生的电势E＿θ，ο0）会随被测温度的变化而变化。在测温时一定要注意参比端温度补偿问题，否则将造成测量的误差。目前参比端温度补偿主要是自动补偿法，即仪表在制造过程中就已经考虑到冷端补偿，采用特殊的电路或运算方法对冷端进行补偿。电子电位差计和数显仪表就采用自动补偿。此外在实验室里可采用计算方法进行人为的补偿，其方法是：将未经补偿时测量到的温度根据分度号转化成电势信号E(θ,θ0)，然后查分度表得到参比端温度E(θ0,0),根据公式＿E(θ,0)=E(θ

3、,θ0)+E(θ0,0)，就可以得到电势E(θ,0)，再查分度表就可以得到准确的测量值〿1、热电偶与电子电位差计配掿　　电子电位差计属自动平衡式显示记录仪表，用于测量记彿mv电压信号或配接热电偶测温。电子电位差计的测量原理是电压补偿法，即用一个已知测量电桥的输出电压（即指示值）来与未知的测量电压比较，两者的差值经放大后驱动可逆电机以改变桥路的输出电压，直至两者相等为止。一般工业用电子电位差计精度等级丿0.5级〿br>　　对于配接热电偶的电子电位差计，其测量桥路能自动补偿热电偶的参比端温度变化，但

4、要求补偿电阻与热电偶的参比端处于同一温度。因此应将热电偶的参比端用补偿导线延伸到仪表所处的环境中，再用铜导线接到仪表的输入端。另外，配热电偶的电子电位差计分度号必须与热电偶一致〿br>　　电子电位差计在使用时，有时会遇到输入端短路或开路的情况。在输入端短路时，相当于热电偶输出电势信叿E(θ,θ0)为零。由于此时补偿电阻仍然感受到参比端温度，θ=θ0＿因此仪表指针指在参比端温度处（通常为室温）。如果输入端开路，意味着测量回路断开，即放大器输入开路，故放大器输出一般为零，可逆电机不转，指针也就保持不

5、动，但有些时候放大器输出有漂移，则指针就会向增大或减小方向持续慢慢移动，直至上限或下限位置〿2〿热电偶与数字式温度显示仪表配掿　　数字式温度显示仪表目前应用广泛，具有显示直观、结构方便、使用简单、精度高、价格低等特点。数字式温度显示仪表品种多，功能全，但最基本功能是：通过测量电路将一次仪表的输出电信号（电阻、电压或电流等）转换成电压信号，然后绿A/D转换器将模拟信号转换成对应的数字信号，再用数码管直接显示温度数值。数字式温度显示仪还具有对热电阻、热电偶输入的非线性补偿功能，因此测量精度较高，一般

6、在0.5级以上〿　　热电偶与数显仪表配接方法类似于配接电子电位差计，同样要注意热电偶的分度号与数显仪表分度号一致，热电偶的参比端通过补偿导线直接连到数显仪表上以保证参比端温度自动补偿〿3、热电偶与手动电位差计配掿　　在实验室里通常可用手动电位差计来测量热电偶的电势信号，然后再通过分度表查出所测温度。手动电位差计精度等级为0.1级以上，可以得到精确的测量值。手动电位差计使用之前必须经过机械零点和工作电流校验，“测量”与“输出”选择开关打在“测量”端。倍率开关选择合适的档位。另外还要注意热电偶参比端

7、温度，因为电位差计上读出的测量电势丿E(θ,θ0)，若参比端温度为0ℿ，则直接用测量电势去查分度表，而参比端温度不是0ℿ时，必须通过计算＿　　　　E(θ,0)=E(θ,θ0)+E(θ0,0)　　　　甿E(θ,0)查分度表得到温度值〿　　如果E(θ,0)数值介于表上两个相邻测量电势之间，由于在这么小的区间范围内可以将温度与测量电势的关系近似为线性关系，故可以采用线性内插方法算出测量温度〿四．热电阻测温以及与电子自动平衡电桥配接　　热电阻的测温原理是基于金属导体或半导体的电阻会随温度变化而变化的特性

8、。由于热电阻本身的电阻值较小，因此由环境温度变化而引起的热电阻连接导线电阻值变化量会导致测量误差。通常热电阻测温时与显示仪表的接线采用三线制方法，以消除环境温度对测量造成的影响〿br>　　电子自动平衡电桥的输入信号是热电阻，可与热电阻配套测温。从仪表的外形和内部结构看，电子自动平衡电桥与电子电位差计十分相似，但两者的工作原理完全不同。电子电位差计是用一个不平衡电桥来与被测量电势平衡，而电子自动平衡电桥工作时电桥始终保持平衡。当被测电阻变化时，电桥的不平衡电压输出经放大后由可逆电机带动滑动触臂重新