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通过沃尔特罗尔的三个热电偶实验验证其性能

来源:作者:上海自动化仪表三厂发表时间:2018-11-08

    热电偶是最常见的温度传感器类型之一。它们价格低廉,坚固耐用,功能多样,因为它们可以测量从极低(-250°C)到非常高(1700°C)的各种温度范围。由于它们可以由非常细的线制成,因此它们也允许非常快的响应时间。

    1821年,德国物理学家托马斯.约翰.塞贝克(Thomas Johann Seebeck)偶然发现两种不同金属之间的连接产生的电压是结温的函数。由于他的发现,这种现象被称为塞贝克效应。该结被称为热电偶。热电偶最重要的用途是测量温度。然而,由热电偶产生的电流被用于利用来自小型核反应堆的热量为深空飞行器提供动力。

    我们上海自动化仪表三厂的热电偶背后的机制非常简单。当两种不同的金属或合金接触时,电子从一个到另一个发生转移。因为它们是不同的金属,所以它们的电阻率自然存在差异。应用欧姆定律,V = IR,电阻差R和恒定电流I产生电势或电压差,V。同样,金属的电阻率是温度的函数。可以测量热电偶产生的电压并将其等于温度。这种电位差的大小取决于两种金属的性质以及两种结之间的温度差异。例如,K型(Chromel / Alumel)热电偶在1000°C时产生41.3 mV。


沃尔特罗尔的三个热电偶实验:

1.火焰映射


    热电偶是可用于测量火焰温度的少数温度测量装置之一。只需将探头插入火焰中,然后使用Vernier数据采集程序记录温度。典型的学生成绩如图1所示。此活动可用作本生灯的介绍。通过绘制温度图并确定火焰最热和最冷的部分以及最佳条件,学生将学会更有效地使用本生灯。


2.弯曲玻璃


    与教导学生弯曲玻璃管相关的一个常见问题是,他们没有意识到玻璃仍然可以是痛苦的热,但看起来很酷。通过在展示玻璃弯曲之前将热电偶线插入玻璃管中,如图2所示,可以在计算机屏幕上的仪表窗口中显示玻璃的温度。弯曲玻璃,然后询问学生何时准备拿起弯管。一个典型的玻璃片需要几分钟才能冷却到学生应该捡起来的时候。


3.乙醇的加热曲线


    通过向小(13 x 100 mm)试管中加入1 mL乙醇和沸腾芯片,可以在2到3分钟内轻松创建乙醇的教科书质量加热曲线(参见图3)。加热浴由50mL乙二醇组成,预热至约50℃,100mL烧杯在热板上。将热电偶线插入酒精中并压在试管的底部。可能需要用回形针将热电偶线固定到试管的唇缘上。然后将试管置于温热的乙二醇中并加热直至液体完全沸腾并且温度升高到100℃以上。图4显示了实际试验的结果。请注意,结果在乙酸的可接受沸点的2度范围内,78°C。在该实验中,乙二醇优于水作为加热介质,因为它具有更高的沸点和更低的热容量。


    你知道铠装热电偶吗?

    所述铠装热电偶使用K型热电偶丝在-200℃到1400℃的范围内,以测量温度。传感器具有内置的冰点补偿芯片,因此您无需在冰水浴中放置参考线。您只需使用一根测量导线即可获取温度读数。每个上海自动化仪表三厂的热电偶都经过单独校准。


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