自動化 檢測實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片單臂、半橋、全橋特性比較一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆娮钁?yīng)變片的工作原理與應(yīng)用并掌握應(yīng)變片測量電路。二、基本原理：電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來組成，一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，此類傳感器主要是通過一定的機(jī)械裝置將被測量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化信號輸出?？捎糜谀苻D(zhuǎn)化成變形的各種非電物理量的檢測，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機(jī)械加工、計(jì)量、建筑測量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。三、需用器件與單元：機(jī)頭中的應(yīng)變梁的應(yīng)變片、測微頭；顯示面板中的

2、F/V表(或電壓表)、±2V±10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片、調(diào)理電路單元中的電橋、差動放大器； 4位數(shù)顯萬用表（自備）。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 在應(yīng)變梁自然狀態(tài)（不受力）的情況下，用4位數(shù)顯萬用表2k電阻檔測量所有應(yīng)變片阻值；在應(yīng)變梁受力狀態(tài)（用手壓、提梁的自由端）的情況下，測應(yīng)變片阻值，觀察一下應(yīng)變片阻值變化情況(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片縱向受力阻值有變化；標(biāo)有左右箭頭的2片應(yīng)變片 橫向不受力阻值無變化，是溫度補(bǔ)償片)。如下圖17所示。圖17觀察應(yīng)變片阻值變化情況示意圖2、 差動放大器調(diào)零點(diǎn)：按下圖18示意接線。將FV表(或電壓表)的

3、量程切換開關(guān)切換到2V檔，合上主、副電源開關(guān)，將差動放大器的增益電位器按順時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)(放大器的增益為最大，回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)的目的：電位器觸點(diǎn)在根部估計(jì)會接觸不良)，調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零。差動放大器的零點(diǎn)調(diào)節(jié)完成，關(guān)閉主電源。圖18 差放調(diào)零接線圖3、應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)：將±2V±10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源切換到4V檔，將主板上傳感器輸出單元中的箔式應(yīng)變片(標(biāo)有上下箭頭的4片應(yīng)變片中任意一片為工作片)與電橋單元中R1、R2、R3組成電橋電路，電橋的一對角接±4V直流電源，另一對角作為電橋的輸出接差動放大器的二輸入端

4、，將W1電位器、r電阻直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)接入電橋中(W1電位器二固定端接電橋的±4V電源端、W1的活動端r電阻接電橋的輸出端)，如圖19示意接線(粗細(xì)曲線為連接線)。圖19 應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖與接線示意圖檢查接線無誤后合上主電源開關(guān)，當(dāng)機(jī)頭上應(yīng)變梁自由端的測微頭離開自由端（梁處于自然狀態(tài)，圖17機(jī)頭所示）時(shí)調(diào)節(jié)電橋的直流調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)絡(luò)W1電位器，使電壓表顯示為0或接近0。 在測微頭吸合梁的自由端前調(diào)節(jié)測微頭的微分筒，使測微頭的讀數(shù)為10mm左右（測微頭微分筒的0刻度線與測微頭軸套的10mm刻度線對準(zhǔn)）；再松開測微頭支架軸套的緊固螺釘，調(diào)節(jié)測微頭支架高度使梁吸合后進(jìn)一步調(diào)節(jié)支架高

5、度，同時(shí)觀察電壓表顯示絕對值盡量為最小時(shí)固定測微頭支架高度（擰緊緊固螺釘，圖19機(jī)頭所示）。仔細(xì)微調(diào)測微頭的微分筒使電壓表顯示值為0（梁不受力處于自然狀態(tài)），這時(shí)的測微頭刻度線位置作為梁位移的相對0位位移點(diǎn)。首先確定某個(gè)方向位移，以后每調(diào)節(jié)測微頭的微分筒一周產(chǎn)生0.5mm位移，根據(jù)表1位移數(shù)據(jù)依次增加0.5mm并讀取相應(yīng)的電壓值填入表1中；然后反方向調(diào)節(jié)測微頭的微分筒使電壓表顯示0V（這時(shí)測微頭微分筒的刻度線不在原來的0位位移點(diǎn)位置上，是由于測微頭存在機(jī)械回程差，以電壓表的0V為標(biāo)準(zhǔn)作為0位位移點(diǎn)并取固定的相對位移X消除了機(jī)械回程差），再根據(jù)表1位移數(shù)據(jù)依次反方向增加0.5mm并讀取相應(yīng)的電壓

6、值填入表1中。注：調(diào)節(jié)測微頭要仔細(xì)，微分筒每轉(zhuǎn)一周X=0.5mm；如調(diào)節(jié)過量再回調(diào)，則產(chǎn)生回程差。 表1 應(yīng)變片單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：位移(mm)-8.0-1.0-0.50+0.5+1.0+8.0電壓(mV)根據(jù)表1數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算靈敏度SV/X（V輸出電壓變化量，X位移變化量）和非線性誤差(用最小二乘法)，=m/yFS ×100式中m為輸出值（多次測量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為相對總位移量。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。六、應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)步驟：除實(shí)驗(yàn)接線按圖110示意接線，四片應(yīng)變片組成電橋電路外，實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法與單臂電橋特性實(shí)驗(yàn)完

7、全相同。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。圖110 應(yīng)變片全橋特性實(shí)驗(yàn)原理圖與接線示意圖七、思考題：1、R轉(zhuǎn)換成V輸出用什么方法?答：可以利用橋式電路來轉(zhuǎn)換2、根據(jù)圖4機(jī)頭中應(yīng)變梁結(jié)構(gòu)，梁的自由端往下施力時(shí)上、下梁片中應(yīng)變片的應(yīng)變方向(是拉?還是壓?)。答：上梁中的應(yīng)變片的應(yīng)變方向是拉，下梁的則是壓3、還可以用什么方法消除測微頭的機(jī)械回程差？提示：實(shí)驗(yàn)步驟中不設(shè)0位位移點(diǎn)，直接從位移最大處單方向調(diào)節(jié)測微頭。4、應(yīng)變片組成全橋橋時(shí)應(yīng)注意什么問題?實(shí)驗(yàn)二 差動變壓器測位移實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠顒幼儔浩鳒y位移時(shí)的應(yīng)用方法二、基本原理：差動變壓器的工作原理類似變壓器的作用原理。差動變壓器的結(jié)構(gòu)如圖21所示，由一個(gè)

8、一次繞組1和二個(gè)二次繞組2、3及一個(gè)銜鐵4組成。差動變壓器一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化。由于把二個(gè)二次繞組反向串接（同名端相接），以差動電勢輸出，所以把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器，通常簡稱差動變壓器。當(dāng)差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響），它的等效電路如圖22所示。圖中U1為一次繞組激勵(lì)電壓；M1、M2分別為一次繞組與兩個(gè)二次繞組間的互感：L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22分別為兩個(gè)二次繞組的電感；R21、R22分別為兩個(gè)二次繞組的有效電阻。對于差動變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，圖2

9、1差動變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖22差動變壓器的等效電路圖兩個(gè)二次繞組互感相同，因而由一次側(cè)激勵(lì)引起的感應(yīng)電動勢相同。由于兩個(gè)二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21，這時(shí)互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動勢，這時(shí)差動輸出電動勢不為零。在傳感器的量程內(nèi)，銜鐵位移越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。由圖22可以看出一次繞組的電流為：二次繞組的感應(yīng)動勢為： 

10、由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動勢為：其有效值為：差動變壓器的輸出特性曲線如圖23所示.圖中E21、E22分別為兩個(gè)二次繞組的輸出感應(yīng)電動勢，E2為差動輸出電動勢，x表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實(shí)線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實(shí)際的輸出特性。Eo為零點(diǎn)殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所造成的。零點(diǎn)殘余電動勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。為了減小零點(diǎn)殘余電動勢可采取以下方法：圖23  差動變壓器輸出特性1、盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路的對稱。磁

11、性材料要經(jīng)過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。2、選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動方向又可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動勢。 3、采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動勢。圖124是其中典型的幾種減小零點(diǎn)殘余電動勢的補(bǔ)償電路。在差動變壓器的線圈中串、并適當(dāng)數(shù)值的電阻電容元件，當(dāng)調(diào)整W1、W2時(shí)，可使零點(diǎn)殘余電動勢減小。(a) (b) (c)圖24  減小零點(diǎn)殘余電動勢電路差動變壓器在應(yīng)用時(shí)要想法消除零點(diǎn)殘余電動勢和死區(qū)，選用合適的測量電路，如采用相敏檢波電路，既可判別銜鐵移動（位移）方向又可改善輸出特性，消除測量范圍內(nèi)的死區(qū)。圖25是差動變壓器測位移原理框圖。

12、圖25差動變壓器測位移原理框圖 三、需用器件與單元：機(jī)頭中的振動臺、測微頭、差動變壓器；顯示面板中的FV表（或電壓表）、音頻振蕩器；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的電感、調(diào)理電路面板中的電橋、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器；雙蹤示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、按圖26示意接線。圖26差動變壓器測位移組成、接線示意圖2、將音頻振蕩器幅度調(diào)節(jié)到最?。ǚ刃o逆時(shí)針輕轉(zhuǎn)到底）；電壓表（FV表）的量程切換開關(guān)切到2V檔。檢查接線無誤后合上主、副電源開關(guān)。調(diào)節(jié)音頻振蕩器（用示波器監(jiān)測），頻率f=5KHz，幅值Vp-p=2V。3、調(diào)整差動放大器增益：差動放大器增益旋鈕順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到底，再逆時(shí)針回轉(zhuǎn)1/

13、2。4、調(diào)節(jié)測微頭到15mm處，使差動變壓器銜鐵明顯偏離位移中點(diǎn)位置后，調(diào)節(jié)移相器的移相旋鈕使相敏檢波器輸出為全波整流波形（示波器監(jiān)測），如相鄰波形谷底不在同一水平線上，則調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零旋鈕使相鄰波形谷底在同一水平線上。再仔細(xì)調(diào)節(jié)測微頭，使相敏檢波器輸出波形幅值絕對值盡量為最小（銜鐵處在初級線圈的中點(diǎn)位置）。5、調(diào)節(jié)電橋單元中的W1、W2（二者交替配合反復(fù)調(diào)節(jié)）使相敏檢波器輸出波形趨于水平線（可相應(yīng)調(diào)節(jié)示波器量程檔觀察）并且電壓表顯示趨于0（以電壓表顯示為主）。7、調(diào)節(jié)測微頭到20mm處并記錄電壓表讀數(shù)作為位移始點(diǎn)，以后順時(shí)針方向調(diào)節(jié)測微頭每隔X=0.2mm從電壓表上讀出輸出電壓V值（2

14、0mm全行程范圍），填入下表2。表2 差動變壓器測位移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)X(mm)V(mV)8、 根據(jù)表15的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線（自設(shè)十字坐標(biāo)）并在曲線上截取線性較好的曲線段作為位移測量范圍（作為傳感器的量程）計(jì)算靈敏度S=VX與線性度。實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)閉所有電源開關(guān)。五、思考題：1、 此差動變壓器的量程多大？2、 差動變壓器輸出經(jīng)相敏檢波器檢波后是否消除了零點(diǎn)殘余電壓和死區(qū)？ 答：消除了3、 從實(shí)驗(yàn)曲線上能理解相敏檢波器的鑒相特性嗎? 實(shí)驗(yàn)三 光纖位移傳感器測位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饫w位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如

15、：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能，絕緣、無感應(yīng)的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方(如高溫區(qū))，或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū))，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。  光纖傳感器主要分為兩類：功能型光纖傳感器及非功能型光纖傳感器(也稱為物性型和結(jié)構(gòu)型)。功能型光纖傳感器利用對外界信息具有敏感能力和檢測功能的光纖，構(gòu)成“傳”和“感”合為一體的傳感器。這里光纖不僅起傳光的作用，而且還起敏感作用。工作時(shí)利用檢測量去改變描述光束的一些基本參數(shù)，如光的強(qiáng)度、相位、偏振、頻率等，它們的改變反映

16、了被測量的變化。由于對光信號的檢測通常使用光電二極管等光電元件，所以光的那些參數(shù)的變化，最終都要被光接收器接收并被轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)度及相位的變化。這些變化經(jīng)信號處理后，就可得到被測的物理量。應(yīng)用光纖傳感器的這種特性可以實(shí)現(xiàn)力，壓力、溫度等物理參數(shù)的測量。非功能型光纖傳感器主要是利用光纖對光的傳輸作用，由其他敏感元件與光纖信息傳輸回路組成測試系統(tǒng)，光纖在此僅起傳輸作用。本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖位移傳感器，它由兩束光纖混合后，組成Y形光纖，半園分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距d，由光源發(fā)出的光纖傳到端部

17、出射后再經(jīng)被測體反射回來，另一束光纖接收光信號由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，如圖31所示。發(fā)射光 接收光(a)光纖測位移工作原理 (b)Y形光纖圖31 Y形光纖測位移工作原理圖    傳光型光纖傳感器位移量測是根據(jù)傳送光纖之光場與受訊光纖交叉地方視景做決定。當(dāng)光纖探頭與被測物接觸或零間隙時(shí)(d=0)，則全部傳輸光量直接被反射至傳輸光纖。沒有提供光給接收端之光纖，輸出訊號便為“零”。當(dāng)探頭與被測物之距離增加時(shí)，接收端之光纖接收之光量也越多，輸出訊號便增大，當(dāng)探頭與被測物之距離增加到一定值時(shí)，接收端光纖全部被照明為止，此時(shí)也被稱之為“光峰值”。達(dá)到光峰值之后，探針與被測物之

18、距離繼續(xù)增加時(shí)，將造成反射光擴(kuò)散或超過接收端接收視野。使得輸出之訊號與量測距離成反比例關(guān)系。如圖32曲線所示，一般都選用線性范圍較好的前坡為測試區(qū)域。圖32 光纖位移特性曲線三、器件與單元：機(jī)頭中的振動臺、被測體(鐵圓片拋光反射面) 、Y形光纖探頭、光纖座(光電變換)、測微頭；顯示面板中的F/V表 ；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的光纖；調(diào)理電路單元中的差動放大器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、擰松光纖探頭支架安裝軸套上的螺釘，小心緩慢地拔出支架安裝軸。觀察二根多模光纖組成的Y形位移傳感器：將二根光纖尾部端面(包鐵端部)對住自然光照射，觀察探頭端面現(xiàn)象，當(dāng)其中一根光纖的尾部端面用不透光紙擋住時(shí)，探頭端面為半

19、圓雙D形結(jié)構(gòu)。2、按圖273示意安裝、接線：在振動臺上安裝被測體(鐵圓片拋光反射面)，在振臺與測利頭吸合的情況下調(diào)節(jié)測微頭到10mm處。安裝光纖：安裝光纖時(shí)，要用手抓捏兩根光纖尾部的包鐵部分輕輕插入光纖座中,絕對不能用手抓捏光纖的黑色包皮部分進(jìn)行插拔，插入時(shí)不要過分用力,以免損壞光纖座組件中光電管。將光纖探頭支架安裝軸插入軸套中，調(diào)節(jié)光纖探頭支架，當(dāng)光纖探頭自由貼住振動臺的被測體反射面時(shí)擰緊軸套的緊固螺釘。再按圖33示意接線。 圖33 光纖傳感器位移實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖3、檢查接線無誤后合上主、副電源開關(guān)，將FV表的量程切換開關(guān)切換到2V檔。將差動放大器的增益電位器順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)到底后再逆向

20、回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器使FV表顯示為0。4、順時(shí)針調(diào)節(jié)測微頭，每隔X=0.1mm 讀取電壓表顯示值（取X8mm行程的數(shù)據(jù)），將數(shù)據(jù)填入表3。X（mm）109.759.509.259.008.758.508.258.007.757.50V(v)00.2910.7541.1681.5031.8032.032.212.332.422.46表3 光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)5、根據(jù)表27中的數(shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)曲線并找出線性區(qū)域較好的范圍（前坡）作為光纖位移傳感器的量程計(jì)算靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。五、數(shù)據(jù)處理：SV/X=0.984v/mm光電傳感器測轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

21、的：了解光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、基本原理：光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型的(光電斷續(xù)器也稱光耦)，傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過轉(zhuǎn)盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，脈沖經(jīng)處理由頻率表顯示，即可得到轉(zhuǎn)速=10f。實(shí)驗(yàn)原理框圖如圖34所示。圖34 光耦測轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)原理框圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的小電機(jī)、光電傳感器(已裝在轉(zhuǎn)速盤上)；顯示面板中的F/V表 、電機(jī)控制、±2V±10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板傳感器輸出單元中的光電。四、實(shí)

22、驗(yàn)步驟：1、按圖35所示接線，將FV表切換到頻率2KHz檔。直流穩(wěn)壓電源調(diào)到10V檔。圖35 光電傳感器測轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)接線示意圖2、檢查接線無誤后，合上主、副電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電機(jī)控制旋鈕，F(xiàn)V表就顯示相應(yīng)的頻率f，計(jì)算轉(zhuǎn)速為=10f。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源。五、數(shù)據(jù)處理：測得f=980(HZ),則n=10f=9800(r/min)實(shí)驗(yàn)四 熱電偶的原理及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y溫原理。 二、基本原理：1821年德國物理學(xué)家賽貝克（T×J×Seebeck）發(fā)現(xiàn)和證明了兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動勢。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效

23、應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電偶測溫原理是利用熱電效應(yīng)。 如圖41所示，熱電偶就是將A和B二種不同金屬材料的一端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場的T端稱為工作端或測量端，也稱熱端；未焊接的一端處在溫度T0稱為自由端或參考端，也稱冷端(接引線用來連接測量儀表的 圖41熱電偶兩根導(dǎo)線C是同樣的材料，可以與A和B不同種材料)。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出電動勢愈大；溫差為0時(shí)，熱電偶的輸出電動勢為0；因此，可以用測熱電動勢大小衡量溫度的大小。國際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號，并且有相應(yīng)的分度表即參考端溫度為0時(shí)的測量端溫度與熱電動勢的對應(yīng)關(guān)系表；可以通過測量熱電偶輸出

24、的熱電動勢值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。熱電偶一般用來測量較高的溫度，應(yīng)用在冶金、化工和煉油行業(yè)，用于測量、控制較高的溫度。 本實(shí)驗(yàn)只是定性了解熱電偶的熱電勢現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)儀所配的熱電偶是由銅康銅組成的簡易熱電偶，分度號為T。實(shí)驗(yàn)儀有二個(gè)熱電偶，它們封裝在懸臂雙平行梁上、下梁的上、下表面中，二個(gè)熱電偶串聯(lián)在一起，產(chǎn)生熱電勢為二者之和。 三、需用器件與單元：機(jī)頭平行梁中的熱電偶、加熱器；顯示面板中的F/V表(或電壓表)、-15V電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的熱電偶、加熱器；調(diào)理電路單元中的差動放大器；室溫溫度計(jì)（自備）。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、熱電偶無溫差時(shí)差動放大器調(diào)零：將電壓表量程切換到2

25、V檔，按圖42示意接線，檢查接線無誤后合上主、副電源開關(guān)。將差動放大器的增益電位器順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)到底（增益為101倍），再逆時(shí)針回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)（防電位器的可調(diào)觸點(diǎn)在極限端點(diǎn)位置接觸不良）；再調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零旋鈕，使電壓表顯示0V左右，再將電壓表量程切換到200mV檔繼續(xù)調(diào)零，使電壓表顯示0V。并記錄下自備溫度計(jì)所測的室溫tn。圖42 熱電偶無溫差時(shí)差動放大器調(diào)零接線示意圖2、將-15V直流電源接入加熱器的一端，加熱器的另一端接地，如圖43所示。觀察電壓表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)記錄下電壓表顯示的電壓值V。此電壓值V為二個(gè)銅康銅熱電偶串聯(lián)經(jīng)放大100倍后的熱電勢。圖43 熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)

26、接線示意圖3、根據(jù)熱電偶的熱電勢與溫度之間的關(guān)系式：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to)計(jì)算熱電勢。式中：t -熱電偶的熱端（工作端或稱測溫端）溫度。 tn-熱電偶的冷端（自由端即熱電勢輸出端）溫度也就是室溫。to-0、首先計(jì)算熱端溫度為t,冷端溫度為室溫時(shí)熱電勢：E(t,tn)=電壓表V÷（100×2）式中：100為差動放大器的放大倍數(shù)，2為個(gè)熱電偶。、其次查以下所附銅康銅熱電偶分度表，得到熱端溫度為室溫（溫度計(jì)測得），冷端溫度為0時(shí)的熱電勢E(tn,to):。、最后計(jì)算熱端溫度為t，冷端溫度為0時(shí)的熱電勢：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to),根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查分度表得到所測溫度t（加熱器功率較小，升溫10左右）。附表：銅康銅熱電偶分度表(自由端溫度為0時(shí)tmV對應(yīng)值) 分度號：T （自由端溫度0） 工作端溫度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熱 電 動 勢 （mV） -10-0.383 -0.421 -0.459 -0.496 -0.534 -0.571 -0.608-0.646-0.683-0.720 0-0.000-0.039 -0.077-0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 00.0000