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＝3.9684×10－2／℃，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。

表1-1 铂电阻和热电偶测温特性实验数据
五、数据分析及思考
（1）对测量得到的热电偶电压值进行修正，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、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。

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Array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。

热电偶冷端温度补偿设计实验
一、实验目的
1、熟悉热电偶冷端温度补偿的原理与常用方法。

2、深入理解电桥自动补偿法在热电偶测温中的应用。

3、深入理解热电偶和热电阻的测温特性。

二、实验原理
当冷端温度固定时，热电偶测量所输出的热电势与热端温度呈线性关系。

如果冷端温度保持在0℃，热电偶的输出电压与温度的关系符合分度表。

热电偶冷端温度补偿的常用方法有：补偿导线法，冰浴法，计算修正法和电桥自动补偿法。

三、实验设备
CSY-2000A实验台、温度源、热电偶（K型或E型）、Pt100热电阻、万用表、温度传感器实验模板、连接导线等。

图2-1 温度传感器实验模板线路图
上图为温度传感器实验模板，其中部分电阻阻值为R1=10KΩ、R2=10Ω、R3=100Ω、R4=10KΩ、RW1=10KΩ、RW2=10KΩ，设计中可选择其搭建所需电桥。

四、设计要求
（1）利用所学知识和实验室所能提供的设备，设计出两种热电偶冷端温度补偿的方法（其中必须有电桥自动补偿方法）并在实验室加以实现。

（2）对实验数据进行记录（只需测量三次热点温度），通过分析总结设计中存在的问题，并对设计水平加以评价。

五、数据分析及思考
（1）对实验数据进行分析，讨论各种补偿方法的优缺点。

（2）从理论上分析采用Pt100热电阻进行冷端温度补偿的补偿精度和补偿范围
六、预习和实验报告要求
（1）复习热电偶的检温原理、冷端补偿方法和原理，实验一中温度控制的方法，以及热电阻的测温原理，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、实验计划或者简要的实验步骤，以及数据记录表格。

（4）实验报告采用统一格式手写。