第三节　热电偶温度表的制作（开放实验）

一、实习目的

1.了解热电偶温度表的原理，掌握制作方法。

2.了解热电偶温度表的鉴定及使用方法。

二、测温原理

两种不同的导体接触构成回路时，回路中将产生电势，这种电势的大小直接与两个接点之间的温度差有关，这种现象称为热电效应。测出热电偶因为温度变化产生的热电势，根据热电势和温度变化之间的函数关系就能知道引起热电势的温度值。利用热电效应制成的感温元件就是热电偶，利用热电偶作为感温元件组成的温度计就是热电偶温度表。

三、实习准备及仪器

1.铜线、康铜线、细导线、塑料套管若干。

2.烙铁6把。

3.玻璃管、大号针头（注射用）各5～8个。

4.烧杯2个、烧杯架2个、石蜡若干。

5.酒精灯2个、小保温瓶2个。

6.标准温度表2支。

7.万用电表1个、直流检流计1～2个。

8.其他：剪刀、铁丝、砂纸、方格纸（自备)、松香。

四、热电偶温度表的构造原理及鉴定曲线

1.热电偶温度表的构造原理

若用两种不同的金属导体连接成一闭合的回路，当两连接点温度不相同时（如图4-9，a、b为不同导体T₁<T₂），回路里就会有电流产生。试验表明，两端温差越大，回路中电动势就越大。温差与电动势的关系可用公式表示：

E=ε（T₁－T₂）

图4-9　温差电偶

如果将一连接点的温度恒定，则可根据回路中电动势的大小来确定另一端的温度值。

利用温差电动势原理制成的测温仪器称为温差电偶温度表（或称热电偶温度表）。温度表的一个接点为恒温端，放在恒温瓶内，另一端为用来测量物体温度用的感应部分，称工作端。热电偶温度表具有感应灵敏、精度高的优点，感应头可做得很小，也可做成各种形状。热电偶温度表可用于测定微小空间的温度（如虫体、植物体)，特别适用于对两点（或多点）的温差进行精密测量。

热电偶温度表多用铜-康铜丝焊成，康铜是60%的铜和40%的镍的合金，康铜丝可加工成粗细不同的各种规格（如直径为0.6mm，0.3mm)。铜-康铜的热电灵敏度是：温差1℃，电动势为40μV(40μA/1℃)。

使用时，在温差电偶回路中接入适当灵敏度的检流计(如图4-10)，根据检流计的读数及检定曲线就可确定被测介质的温度。

图4-10　温差电偶闭合图

2.检定曲线(www.daowen.com)

在使用热电偶温度表测温时，除设法使参考端温度恒定外，还必须有事先做好的检定曲线。检定曲线实际上就是温差（参考端与工作端温差)与电动势的关系线（如图4-11）。有了检定曲线，只要读出回路中电流值，就可由曲线查出温差，并确定出工作端温度。

图4-11　热电偶温度表检定曲线

检定曲线的制作:

首先将参考端与工作端均固定于同一温度下（例如0℃），这时闭合回路中电流应为0。若参考端温度维持不变，改变工作端温度，使参考端与工作端有一定温差，此时回路就会有电流，根据零点及有温差时的电流值，就可在坐标纸上点绘出温差与电流值关系线，此线（为直线）即为检定曲线。

五、实习步骤

1.热电偶温度表的制作

①截取70cm长康铜丝一段，为避免康铜丝卷、折，将康铜丝插入比其稍短一些的塑料套管中；

②截取7～10cm铜丝一段，将铜丝与长约70cm的多股细导线一端连焊；

③用砂纸或小刀去掉康铜线两端和铜丝另一端之表皮。将铜丝与康铜线拧合并插入大号针头内，再将拧合的铜-康铜导线焊接于针尖处。焊接点要求光滑、牢固。此接头就作为热电偶温度表的工作端；

④再取长约50cm多股细导线一段与康铜丝余下的一端焊接在一起。用熔化的石蜡将此接点固定于玻璃管内。此接点即为恒温端（参考端）；

⑤将做成的热电偶温度表与电表相接，看回路中是否有电流产生。

2.检定曲线制作

①将热电偶温度表参考端与工作端插入放有冰屑（或相同温度的水）的保温瓶中，瓶中插入一支标准温度表；

②将参考端—检流计—工作端回路连接好；

③稳定10分钟后，读取标准温度表读数，并检查检流计中电流值是否为零；

④将工作端插入盛有10℃水的保温瓶中，待稳定后读取插入此保温瓶的标准温度表温度和检流计电流值；

⑤将工作端保温瓶中水更换为20℃、30℃时，读取温度与电流值；

⑥整理记录，用方格纸作出检定线。

六、作业

每组交一支自制热电偶温度表，每人交一张热电偶温度表检定曲线。

复习思考题

1.试述普通、最高、最低温度表的构造原理有何不同？

2.最高、最低温度表观测后应如何调整？

3.百叶箱有哪些功能？

4.热电偶温度表的测温原理是什么？