温度传感器测温实验

温度传感器实验温度源的温度控制调节实验一、实验目的了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，为以后实验打下基础。二、基本原理当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻——电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热或继电器触发信号(冷却，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图3-1所示。图3-1温度控制原理框图三、需用器件、单元与软件：主机箱、温度源、Pt100温度传感器、温度控制仪器软件。主机箱提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V~±10V（步进可调）、＋2V~＋24V（连续可调）直流稳压电源；直流恒流源0.6mA~20mA可调；音频信号源（音频振荡器）1KHz~10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz~30Hz（连续可调）；气压源0~20KPa（可调）；温度（转速）智能调节仪（开关置内为温度调节、置外为转速调节）；计算机通信口；主机箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表；漏电保护开关等。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。温度源温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座相连；冷却风扇电源为+24VDC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24VDC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器Pt100的插孔，另一个是温度实验传感器的插孔；背面有保险丝座和加热器电源插座。使用时将电源开关打开(Ｏ为关，-为开。温度源提供温度范围：0~200℃。四、实验步骤实验接线（1）在未通电的情况下，按图3-2所示接线。检查接线无误后，合上主机箱的总电源。图3-2温度源的温度控制实验接线示意图（2）将主机箱上“转速”调节旋钮（0~24V）顺时针转到底，将主机箱上的“对象开关”拨到Rt.Vi位置后，再将调节器电源打开。启动温度控制仪器软件运行位于桌面的“温度控制仪器软件”，出现如下图3-3界面。界面上部为菜单栏，由“通讯设置”，“曲线设置”、“历史记录”、“打印”、“退出”等选项组成。图3-3温度控制仪器软件主界面（1）通讯设置运行时，先点击菜单栏“通讯设置”进行通讯设置。点击“通讯设置”——“设置参数”后，出现图3-4界面。在图3-4界面中的“端口号”框里写如计算机的串口端口号，在“地址号”的框里写入仪表的Addr值,波“特率”框里写入bAud的值(注：一般设置Addr值为1，bAud为9600。设置好上述3个选项后，按“确认”按钮继续。如果通讯连接不正确，将出现“通讯未连接”的提示界面。（2）参数设定如果通讯连接正常，软件左边的仪表参数将出现读入的参数值，如图3-5所示。其中可以修改给定值SP、第一报警AL-1、速率参数P、保持参数I和滞后时间d。这里的PID就是常规调节的比例、积分和微分，其推荐值分为280、380和70。但应注意：PID的调节不能偏离推荐值太远，否则会影响控温的效果。其它各项设置如图3-5所示。修改时，可以在“确认修改”前面的方框里写入要修改的数值，然后按“确认修改”按钮即可。在方框后面有下拉框的地方，点击下拉框，选中将修改的选项即可。设置完成后，点击菜单栏中的“曲线设置”——“曲线参数设置”，当所做实验为温度实验时，将出现图3-6所示界面。输出最大值、输出最小值、输入最大值与输入最小值将决定曲线的范围，请按图3-6所示设置相关参数。设置好之后按“OK”按钮即完成设置。此时界面中的“操作框”显示出了设定参数。（3）采集温度数据点击“开始采集”按钮开始采集信号，所测温度曲线自动绘制，实验数据同时也显示在下面 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 中，如图3-3所示。（4）重新设置给定值SP和第一报警AL-1，做其它任一温度点的实验。实验完成后，点击“结束采集”按钮。（5）实验数据的存储、读取和打印如果要进行实验保存，点菜单栏中“历史记录”——“保存记录”存储数据。如果要打开实验记录，点菜单栏中“历史记录”——“打开记录”读取已存储的实验数据。实验完毕如果要进行实验曲线打印，点击菜单栏中“打印”——“打印曲线”。图3-4通讯设置界面图3-5参数设定界面图3-6曲线参数设置界面Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的了解铂热电阻的温度特性与应用。二、基本原理见教材。三、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻（二支）、温度传感器实验模板。温度传感器实验模板简介：图3-7中的温度传感器实验模板是由三运放组成的差动放大电路、调零电路、ab传感器符号、传感器信号转换电路（电桥）及放大器工作电源引入插孔构成；其中RW2为放大器的增益电位器，RW3为放大器电平移动电位器；ab传感器符号<接热电偶（Ｋ热电偶或E热电偶），双圈符号接AD590集成温度传感器，Rt接热电阻（Pt100铂电阻或Cu50铜电阻）。四、实验步骤放大器调节首先将图3-7中的温度传感器实验模板的放大器的两输入端引线（一根传感器引线、另一根桥路输出即Rw1活动触点输出）暂时不要引入，而用导线直接将放大器的两输入端相连(短接并接地；将主机箱上的电压表量程（显示选择）切换开关打到2Ｖ档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2（逆时针转到底）增益电位器，使放大器增益最小；再调节RW3（调零电位器）使主机箱的电压表显示为０。实验连线关闭主机箱电源开关，将实验模板中放大器的输入端引线按图3-7连接。温度传感器实验模板中ab，即Rt两端接传感器，这样传感器Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。检查接线无误后，合上主机箱电源开关。在智能调节器的PV显示窗上读出室温值。图3-7Pt100铂电阻测温特性实验接线示意图注意：Pt100三根引线中，同种颜色的线（黄色）为从同一根部引出，设为1、2，另一根设为3。采集数据将主机箱上的转速调节旋钮（2~24V顺时针转到底（24Ｖ），将调节器控制对象开关拨到Rt.Vi位置后，合上温度源电源开关和智能调节器电源开关。在常温基础上，在小于160℃范围内可按t=10℃增加温度并设定温度源温度值（设定方法参阅实验三A），待温度源温度动态平衡时读取主机箱上智能调节器的PV值和电压表的显示值并填入表3-1中。表3-1铂电阻测温实验数据根据表3-1数据值画出实验曲线并计算其非线性误差。实验结束，关闭所有电源。CK热电偶测温性能实验一、实验目的了解热电偶测温原理及方法和应用。二、基本原理见教材。三、需用器件与单元：主机箱、温度源、Pt100热电阻（温度源温度控制传感器）、Ｋ热电偶（温度特性实验传感器）、温度传感器实验模板、变传感器实验模板（代mV发生器）四、实验步骤放大器调整调节温度传感器实验模板放大器的增益A=30倍：在图3-8中温度传感器实验模板上的放大器的二输入端引线(R5,R6暂时不要接入。拿出应变传感器实验模板，将应变传感器实验模板上的放大器输入端相连(短接并接地；应变传感器实验模板上的±15Ｖ电源插孔与主机箱的±15Ｖ电源相应连接，接地插孔与主机箱接地插孔连接，合上主机箱电源开关(调节仪电源和温度源电源关闭后调节应变传感器实验模板上的电位器RW4(调零电位器使放大器输出一个较大的ｍV信号，如20mV(可用电压表2V档测量，再将这个20mV信号(Vi输给图3-8中温度传感器实验模板的放大器输入端（单端输入：上端R5接mV，下端R6接⊥）；用电压表(2V档监测温度传感器实验模板中的Vo，调节温度传感器实验模板中的RW2增益电位器，使放大器输出Vo=60OmV，则放大器的增益A=Vo／Vi=600/20=30倍。注意：增益Ｋ调节好后，千万不要触碰RW2增益电位器。关闭主机箱电源，拆去应变传感器实验模板，恢复图3-8接线。在主机箱总电源、调节仪电源、温度源电源关闭的状态下，按图3-8示意图接线。自行设计热电偶冷端温度补偿实验。（至少一种）将主机箱上的转速调节旋钮（2~24V）顺时针转到底（24Ｖ），合上主机箱总电源、调节仪电源、温度源电源开关。在室温基础上，在小于160℃范围内可按t=10℃增加温度并且设定温度源温度值（设定方法参阅实验三A），待温度源温度动态平衡时读取主机箱上智能调节器的PV值和电压表的显示值V1，并填入表3-2中。图3-8K热电偶温度特性实验接线示意图K热电偶测温实验数据表3-2t(℃V1(mvV2(mvV0(mvV(mv5根.据表3-2数据，求出V2=V1/A。查K型热电偶的分度表，将对应温度t的热电势V0添入表中，并计算误差V=V2-V1。画出K型热电偶测温曲线（V2-t）、测温误差曲线（ΔV-t），并计算非线性误差。实验结束，关闭所有电源。思考题1.实验中Pt100热电阻的引线连接方式是什么，请自行设计另一种引线的连接方式。2.热电偶冷端温度补偿的方法有哪些，实验中，你采取了哪些方法，请详细说明。6