实验二 热电偶原理及现象
一、实验目的
1、观察了解热电偶的结构。 2、熟悉热电偶的工作特性。 3、学会查阅热电偶分度表。
二、实验内容
通过观察热电偶的现象了解热电偶的工作原理和特性。
三、预备知识
热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab(t,to)?Eab(t,tn)?Eab(tn,to) 其中： t ------热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。
tn------热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。 to------0℃ 1、热端温度为t,冷端温度为室温时热电势。Eab(t,tn)?的放大倍数，2为二个热电偶串联)。
2、热端温度为室温，冷端温度为0℃，铜－康铜的热电势：Eab(tn,to):查以下所附的热电偶自由端为0℃时的热电势和温度的关系即铜－康铜热电偶分度表，得到室温（温度计测得）时热电势。 工作端温度℃ 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电压表显示E (100为差动放大器
100*2热 电 动 势（mv） -10 -0.383 -0.421 -0.459 -0.496 -0.534 -0.571 -0.608 -0.646 -0.683 -0.720 -0.000 -0.039 -0.077 -0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 0.000 0.391 0.789 1.196 1.611 2.035 2.467 2.908 3.357 3.827 0.039 0.430 0.830 1.237 1.653 2.078 2.511 2.953 3.402 3.873 4.338 0.078 0.470 0.870 1.279 1.695 2.121 2.555 2.997 3.447 3.919 4.385 0.147 0.510 0.911 1.320 1.738 2.164 2.599 3.042 3.483 3.965 4.432 0.156 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 3.087 3.538 4.012 4.479 0.195 0.589 0.992 1.403 1.822 2.250 2.687 3.131 3.584 4.058 4.529 0.234 0.629 1.032 1.444 1.865 2.294 2.731 3.176 3.630 4.105 4.573 0.273 0.669 1.073 1.486 1.907 2.337 2.775 3.221 3.676 4.151 4.621 0.312 -0.351 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.198 4.668 0.749 1.155 1.569 1.992 2.424 2.864 3.312 3.767 4.244 4.715 100 4.291 四、实验仪器
＋15V不可调直流稳压电源、差动放大器、电压表、加热器、热电偶、水银温度计（自备）、主、副电源。
五、实验原理
二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。
六、实验注意事项
1、电压表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。 2、加热时间不要超过两分钟。
3、温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可。
七、实验步骤
1、了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜－康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。
2、按图４接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使电压表显示零，记录下自备温度计的室温（此时的温度为冷端温度）。
图 4
3、将＋15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地（加热时间不要超过2分钟）。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的读数E。
4、用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。
5、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab(t,to)?Eab(t,tn)?Eab(tn,to) 计算热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势，Eab(t,to),根据计算结果，查分度表得到温度t。 6、热电偶测得温度值与自备温度计测得温度值相比较。（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只要了解热电势现象）
7、实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器＋15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去＋15V电源连接线），其它旋钮置原始位置。 热电偶测的电压值（mv）0.789 2.035 3.357 4.291 Eab(t,tn)?电压表显示E 100*220 20 50 50 80 80 100 100 热电偶测的温度(℃) 温度计测的温度(℃)
八、实验报告
在实验报告中填写《实验报告四》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。 工作端温度℃ 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 热 电 动 势（mv） -10 -0.383 -0.421 -0.459 -0.496 -0.534 -0.571 -0.608 -0.646 -0.683 -0.720 -0.000 -0.039 -0.077 -0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 0.000 0.391 0.789 1.196 1.611 2.035 2.467 2.908 3.357 3.827 0.039 0.430 0.830 1.237 1.653 2.078 2.511 2.953 3.402 3.873 4.338 0.078 0.470 0.870 1.279 1.695 2.121 2.555 2.997 3.447 3.919 4.385 0.147 0.510 0.911 1.320 1.738 2.164 2.599 3.042 3.483 3.965 4.432 0.156 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 3.087 3.538 4.012 4.479 0.195 0.589 0.992 1.403 1.822 2.250 2.687 3.131 3.584 4.058 4.529 0.234 0.629 1.032 1.444 1.865 2.294 2.731 3.176 3.630 4.105 4.573 0.273 0.669 1.073 1.486 1.907 2.337 2.775 3.221 3.676 4.151 4.621 0.312 -0.351 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.198 4.668 0.749 1.155 1.569 1.992 2.424 2.864 3.312 3.767 4.244 4.715 100 4.291 九、实验思考题
1、为什么差动放大器接入热电偶后需再调差放零点？ 答：热电偶的自由端与工作端处在室温。
2、即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也会有很大误差，为什么？ 答：热电偶测量温度时，其冷端保持温度恒定（冰点温度），热端接触待测物体，此时产生温差电动势。但由于冷端处于室温环境中，热端与冷端温差并非热端与冰点的温差，因此必须加入冷端补偿电路，此时测得的电动势才与摄氏温度一一对应。但由于本实验中冷端温度为室温且没有用冷端补偿器，所以导致测量温度有很大误差。
结论：自由端（冷端）与放大器的连接没有用补偿导线（或者说没有用冷端补偿器）。
实验三 差动变压器的标定
一、实验目的
了解差动变压器测量系统的组成和标定方法。
二、实验内容
学习差动变压器测量系统的组成和标定方法。
三、实验仪器
音频振荡器、差动放大器、差动变压器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、测微头、电桥、电压表、示波器、主、副电源。
?(M1?M2)Ui四、实验原理 U0?22差动变压器的输出电压的有效值可以近似用关系式： 表示,式中LP、R2P??LPRP为初级线圈电感和损耗电阻，Ui、ω为激励电压和频率，M1、M2为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若RP2＞ω2LP2，则输出电压Uo受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当ω2LP2＞＞RP2时输出Uo与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。
五、实验注意事项
1、如果接着做下一个实验则各旋钮及接线不得变动。
2、差动变压器次级的两个线圈必须接成差动形式（同名端相接）。 3、音频振荡器的信号必须从LV输出端输出。
六、实验步骤
1、按图12接好线路。
图 12
2、装上振动平台上的测微头，使测微头与振动平台吸合。上下调整使测微头使差动变压器铁芯处于线圈的中段位置。
3、开启主、副电源，利用示波器，调整音频振荡器幅度旋钮，使激励电压的峰峰值为2V 4
5、给梁一个较大的位移，调整移相器，使电压表指示为最大，同时可用示波器观察相敏检波器的输出波形。
6、旋转测微头，每隔0.1mm读数记录实验数据，填入下表，作出V-X曲线，并求出灵敏度。
顺时针旋转 X(mm) V(mV) X(mm) V(mV) 0.5 1.2 0.5 1.09 1.0 1.28 1.0 1.02 1.5 1.33 1.5 0.94 2.0 1.39 2.0 0.86 2.5 1.43 2.5 0.77 逆时针旋转
七、实验报告
在实验报告中填写《实验报告十二》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。
八、实验思考题
在实验步骤（5）中，移相器在这里起什么作用？
答：由于机械和电路的原因使两个次级线圈中的感应电势不仅数值不等，相位也存在误差。因相位温差所产生的零点残余电压，无法通过调整衔铁的位移来消除。而移相器的作用是补偿相位温差来提高电路测量的准确性。