2022年热电偶动态特性的测定及校正 .pdf

大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩一、热电偶动态特性的测定及校正1实验目的1.1 学习用实验方法测定热电偶的动态特性并确定热电偶的时间常数；1.2 了解热电偶特性对动态测温的影响；1.3 掌握提高热电偶动态测温精度的方法。2实验内容2.1 用管式电炉控温系统和函数记录仪测取镍铬镍硅热点偶（分度号K）的特性；2.2 确定所测定热电偶的时间常数；2.3 将热电偶与模拟校正装置串接，根据所测热电偶的时间常数适当选定校正装置的参数，测定该测温系统的动态特性。3原理：从理论分析和实验得知，热电偶具有一阶非周期环节特性其传递函数为：11)(TSSW（1）其中 T 为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况。由自控原理可知，要提高热电偶的动态精度，应提高其反应速度，采用串联超前校正装置，令超前校正装置的传递函数为：11)(SKTTSSH（2）其中 K为校正环节放大倍数串接校正装置后整个测温系统的传递函数为：1111)()()(STSKTSHSWSG（3）与未经校正的热电偶测温系统相比，校正后的时间常数T比 T 缩小了 K倍。4超前校正装置的实现模拟校正装置线路如图1 所示：图 1 校正电路111111)()(111111SKTSKTSTSTSHSW441CRT热电偶时间常数131RRK 放大器放大倍数KT1 系统时间常数5. 实验设备5.1 管式电炉；5.2 镍铬 镍硅热点偶（分度号K）两支；5.3 温度变送器420mA 输出；5.4 自制模拟校正装置；5.5 函数记录仪一台。6. 实验步骤6.1 测试热电偶的时间常数（1）按图 2 连接测温系统各环节；图 2 测温系统（2）热电偶 1、温度调节器，将管式电炉炉温控制在200；（3）调整函数记录仪：选择适当量程和走纸速度并做好记录；（4）经老师检查无误后开启所有仪器的电源开关；（5）炉温达到200左右时，首先开启记录仪，然后迅速地将待测热电偶插入炉中，从记录仪得到一条飞升曲线如图3；图 3 时间常数获取（6）待记录仪记录完毕（稳态）后，取出热电偶自然冷却到室温；（7）求取热电偶时间常数。次y() 0.632y() T(秒) 1 39 24.6 186 6.2 热电偶动态校正(1) 将模拟校正装置串联到系统中如图4 所示：图 4 加入校正后的测温系统管式电炉热电偶 2 温度变送器温度调节环节热电偶 1 X-Y 函数记录管式电炉温度调节环节热电偶 2 热电偶 1 温度变送器X-Y 函数记录校正装置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩（2）设定 R3=30K、50K 改变放大倍数，重复步骤1 中 (5)(6), 得出两条不同R3值的升曲线；图 5 不同 K 值热电偶响应曲线（3）求取校正后的时间常数（4）比较校正前、后所得结果，作出分析。经过处理的未校正的曲线y()=81，y（0） =42，所以 0.632（y()-y（0） ）=24.6，从图上得知T=186S 经过处理的R3=30K y()=84，y（0）=44，所以 0.632（y()-y（0） ）=25，从图上得知T=60S 与校正前相比，T=60ST=186S ，系统响应速度得到明显的提升。由图中也可以看出，系统对于阶跃输入的上升的速度快于校正前。经过处理的R3=50K y()=79，y（0）=40，所以 0.632（y()-y（0） ）=24.6，从图上得知T=75S 与校正前相比，T=75ST=186S ，即系统的时间常数减小，响应速度变快。然而与 R3=30K 相比， T=75ST=60S ，分析出现这种情况的可能原因有二：一、实验中发现R3调节旋钮档位混乱，因此可能是仪器故障引起的。二、在第三次将热电偶插入电炉时，插入不够迅速，即此次对热电偶的输入不是标准的阶跃响应。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 大 学 本 科 生 实 验 报 告 专 用 纸课程名称检测技术姓名学号学院专业年级成绩6.3 思考题（1）在不同温度下测取热电偶的动态特性曲线，求得的时间常数是否一样？为什么？答：在不同温度下，通过测取热电偶的动态特性曲线，求得的热电偶的时间常数是一样的。因为热电偶的时间常数，取决于热电偶的材料、结构、测温介质、性质及工况，但与所测温度无关。热电偶的时间常数取决于热电偶的传递函数，而传递函数是对热电偶自身物理性质的数学描述，不会因为被测量量而改变。（2）测取热电偶的时间常数时，不进行冷端补偿会有什么影响？为什么？答：测取热电偶的时间常数时，不对热电偶进行冷端温度补偿，不会影响所测得的结果。由热电偶的动态特性曲线可知，如不进行温度补偿，只是曲线在与时间轴垂直的方向进行平移，曲线的形状不会发生改变。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -