大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名 學號學院專業年級成績溫度調節環節熱電偶2熱電偶1X-Y函數記錄儀溫度變送器管式電爐一、熱電偶動態特性的測定及校正1實驗目的1.1 學習用實驗方法測定熱電偶的動態特性并確定熱電偶的時間常數；1.2 了解熱電偶特性對動態測溫的影響；1.3 掌握提高熱電偶動態測溫精度的方法。2實驗內容2.1 用管式電爐控溫系統和函數記錄儀測取鎳鉻鎳硅熱點偶（分度號K）的特性；2.2 確定所測定熱電偶的時間常數；2.3 將熱電偶與模擬校正裝置串接，根據所測熱電偶的時間常數適當選定校正裝置的參數，測定該測溫系統的動態特性。3原理：從理論分析和實驗得知，熱電偶具有一階非周期環節特性其傳遞函數為： （1）其中T為熱電偶的時間常數，取決于熱電偶的材料、結構、測溫介質、性質及工況。由自控原理可知，要提高熱電偶的動態精度，應提高其反應速度，采用串聯超前校正裝置，令超前校正裝置的傳遞函數為： （2）其中K為校正環節放大倍數串接校正裝置后整個測溫系統的傳遞函數為： （3）與未經校正的熱電偶測溫系統相比，校正后的時間常數T比T縮小了K倍。4超前校正裝置的實現模擬校正裝置線路如圖1所示：圖1 校正電路熱電偶時間常數放大器放大倍數 系統時間常數5.實驗設備5.1 管式電爐；5.2 鎳鉻鎳硅熱點偶（分度號K）兩支；5.3 溫度變送器420mA輸出；5.4 自制模擬校正裝置；5.5 函數記錄儀一臺。6.實驗步驟6.1 測試熱電偶的時間常數（1）按圖2連接測溫系統各環節；圖2測溫系統（2）熱電偶1、溫度調節器，將管式電爐爐溫控制在200；（3）調整函數記錄儀：選擇適當量程和走紙速度并做好記錄；（4）經老師檢查無誤后開啟所有儀器的電源開關；（5）爐溫達到200左右時，首先開啟記錄儀，然后迅速地將待測熱電偶插入爐中，從記錄儀得到一條飛升曲線如圖3；圖3 時間常數獲取（6）待記錄儀記錄完畢（穩態）后，取出熱電偶自然冷卻到室溫；（7）求取熱電偶時間常數。次y()0.632y()T(秒)13924.61866.2 熱電偶動態校正(1) 將模擬校正裝置串聯到系統中如圖4所示：圖4加入校正后的測溫系統X-Y函數記錄儀校正裝置溫度變送器熱電偶2管式電爐熱電偶1溫度調節環節大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名學號學院專業年級成績經過處理的R3=30Ky()=84，y（0）=44，所以0.632（y()-y（0）=25，從圖上得知T=60S與校正前相比，T=60ST=186S，系統響應速度得到明顯的提升。由圖中也可以看出，系統對于階躍輸入的上升的速度快于校正前。經過處理的R3=50Ky()=79，y（0）=40，所以0.632（y()-y（0）=24.6，從圖上得知T=75S與校正前相比，T=75ST=186S，即系統的時間常數減小，響應速度變快。然而與R3=30K相比，T=75ST=60S，分析出現這種情況的可能原因有二：1、 實驗中發現R3調節旋鈕檔位混亂，因此可能是儀器故障引起的。2、 在第三次將熱電偶插入電爐時，插入不夠迅速，即此次對熱電偶的輸入不是標準的階躍響應。（2） 設定R3=30K、50K改變放大倍數，重復步驟1中(5)(6),得出兩條不同R3值的升曲線；圖 5 不同K值熱電偶響應曲線（3）求取校正后的時間常數（4）比較校正前、后所得結果，作出分析。經過處理的未校正的曲線y()=81，y（0）=42，所以0.632（y()-y（0）=24.6，從圖上得知T=186S大 學 本 科 生 實 驗 報 告 專 用 紙課程名稱檢測技術 姓名 學號學院專業年級成績6.3 思考題（1） 在不同溫度下測取熱電偶的動態特性曲線，求得的時間常數是否一樣？為什么？答：在不同溫度下，通過測取熱電偶的動態特性曲線，求得的熱電偶的時間常數是一樣的。因為熱電偶的時間常數，取決于熱電偶的材料、結構、測溫介質、性質及工況，但與所測溫度無關。熱電偶的時間常數取決于熱電偶的傳遞函數，而傳遞函數是對熱電偶自身物理性質的數學描述，不會因為被測量量而改變。（2） 測取熱電偶的時間常數時，不進行冷端補償會有什么影響？為什么？答：