实验3温度传感器特性实验

实验3温度传感器特性实验【实验目的】1、研究PtIOO铂电阻、Cu50铜电阻的温度特性及其测温原理。2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。3、掌握单臂电桥及非平衡电桥的原理，及其应用。4、研究热电偶的温差电动势。5、、学习热电偶测温的原理及其方法。【实验仪器】九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ5型温度传感器实验装置，数字万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ，电阻箱。【实验原理】1、PtIOO铂电阻的测温原理金属铂（Pt）的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Q，电阻变化率为0.3851Q厂C。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200〜650C）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。2、Cu50铜电阻温度特性原理铜电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的铜电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。热电偶测温原理热电偶亦称温差电偶，是由A、B两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称为温差电动势或热电动势。当组成热电偶的材料一定时，温差电动势Ex仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式：Ex~a（t-to）（1）式中a称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶，a是不同的，其数值上等于两接点温度差为1C时所产生的电动势。t为工作端铜线冰水的温度，to为冷端的温度。为了测量温差电动势，就需要在图中的回路中接入电位差计，但测量仪器的引入不能影响热电偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差t-t0下应有的电动势Ex值。要做到这一点，实验时应保证一定的条件。根据伏打定律，即在AB两种金属之间插入第三种金属C时，若它与A、B的两连接点处于同一温度to,则该闭合回路的温差电动势与上述只有A、B两种金属组成回路时的数值完全相同。所以，我们把A、B两根不同化学成份的金属丝的一端焊在一起，构成热电偶的热端（工作端）。将另两端各与铜引线（即第三种金属C）焊接，构成两个同温度（to）的冷端（自由端）。铜引线与电位差计相连，这样就组成一个热电偶温度计。如图所示。通常将冷端置于冰水混合物中，保持to=0C,将热端置于待测温度处，即可测得相应的温差电动势，再根据事先校正好的曲线或数据来求出温度to热电偶温度计的优点是热容量小,灵敏度高，反应迅速，测温范围广，还能直接把非电学量温度转换成电学量。因此，在自动测温、自动控温等系统中得到广泛应用。在本实验的热电偶为铜-康铜热电偶，属于T型热电偶。其测温范围一270〜400r；优点有：热电动势的直线性好；低温特性良好；再现性好，精度高；但是（+）端的铜易氧化【实验内容与步骤】单臂电桥法1）根据单臂电桥原理按上图连接成单臂电桥形式。运用万用表，自行判定三线制PtIOO的接线。将R用电位器代替。用DH-VC1直流恒压源恒流源的恒压源来提供稳定的电压源，范围0~5V注意：将电压由0~5V缓慢调节，具体电压自定。2）将温度传感器作为其中的一个臂。根据不同的温度传感器，把电阻器件调到与PtIOO或Cu50温度传感器对应的阻值（Cu50在0C的阻值是50Q,比较臂R的阻值可以按照同样思路来匹配），仔细调节比较臂F3使桥路平衡，即万用表的示数为零。3）把传感器直接插在温度传感器实验装置的恒温炉中。通过温控仪加热，在不同的温度下，观察Pt100铂电阻和Cu50铜电阻的阻值的变化，从室温到120C每隔10C（或自定度数）测一个数据，将测量数据逐一记录在 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 内。4）以温标为横轴，以电压为纵轴，用所测的各对应数据作出V-t曲线。5）已知pt100和Cu50在50度的电阻分别为119.40和60.70欧姆。根据自己测得数据，计算对应温度电阻，并与标准值比较，如有误差，分析原因。由于降温过程时间较长，建议pt100铂电阻升温过程中测量，Cu50铜电阻降温过程中测量。注意：加热温度上限不能超过120度，达到预热温度，马上关闭加热电流。风扇电流档位打到开，加热电流逆时针调到最小，再把温度设定到室温或室温以下。对热电偶进行定标，并求出热电偶的温差电系数a0。用实验方法测量热电偶的温差电动势与工作端温度之间的关系曲线，称为对热电偶定标。本实验采用常用的比较定标法，即用一标准的测温仪器，与待测热电偶置于同一能改变温度的调温装置中，测出Ex-t定标曲线。具体步骤如下：（1）按图3-7所示原理连接线路，注意热电偶的正、负极的正确连接。将热电偶的冷端置于冰水混合物中之中，确保t°=0°C。测温端直接插在恒温炉内。（2）测量待测热电偶的电动势。用万用表测出室温时热电偶的电动势，然后开启温控仪电源，给热端加温。每隔10C左右测一组（t，Ex），直至100C为止。由于升温测量时，温度是动态变化的，故测量时可提前2C进行跟踪，以保证测量速度与测量精度。再做一次降温测量，即先升温至100C,然后每降低10C测一组(t,Ex)，再取升温降温测量数据的平均值作为最后测量值。作出热电偶定标Ex〜t曲线用直角坐标系作Ex〜t曲线。定标曲线为不光滑的折线，相邻点应直线相连，从而得到除校正点之外其他点的电动势和温度之间的关系。所以，作出了定标曲线，热电偶便可以作为温度计使用了。3•求铜一康铜热电偶的温差电系数a在本实验温度范围内，Ex-t 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数关系近似为线性，即E2=aXt(to=0°C)。所以，在定标曲线上可给出线性化后的平均直线，从而求得a。在直线上取两点a(Ea，ta)，b(Eb,tb)(不要取原来测量的数据点，并且两点间尽可能相距远一些)，求斜率-Eb-Ea即为所求的丁注意事项传感器头如果没有完全侵入到冰水混合物中，或接触到保温杯壁会对实验产生影响。传感器头如果没有接触恒温炉孔的底部，会对实验产生影响加了铠甲封装的要比未加铠甲封装的热电偶误差要大。(预习思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 )比较pt100和Cu50电阻作为温度传感器的优缺点在采用三线制的电路中，如何用万用表检测温度传感器是否正常工作?为什么传感器一般都加装保护套？试验中为什么用冰水混合物作为冷端?【数据记录1】PtIOO铂电阻数据记录室温C序号12345678910温度(C)电压/V序号1112131415温度(C)电压/V【数据记录2】Cu50铜电阻数据记录室温C序号12345678910温度(C)电压/V序号1112131415温度(C)电压/V[数据记录3]热电偶定标数据记录室温t_ENt=__Vto=0C序号12345678910温度t(C)电动势(mV)序号1112131415温度t(C)电动势(mV)附录温度传感器概述温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。一、测温传感器的分类1.1电阻式传感器热电阻式传感器是利用导电物体的电阻率随温度而变化的效应制成的传感器。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。它分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rto[1+a(t-to)]式中，R为温度t时的阻值；Ro为温度to(通常to=OC)时对应电阻值；a为温度系数。常用的热电阻有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。其中铂电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。金属铂具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下，易受还原性介质的污染，使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系，因此使用时应装在保护套管中。用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Q,电阻变化率为0.3851Q/C,TCR=(R>Ro)/(RoX100),F0为0C的阻值，Roo为100C的阻值，按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851PtIOO(Rf100Q)、PtIOOO(R=1000Q)为统一设计型铂电阻。铂热电阻的特点是物理化学性能稳定。尤其是耐氧化能力强、测量精度高、应用温度范围广，有很好的重现性，是中低温区(-200C〜650C)最常用的一种温度检测器。而铜(Cu50)热电阻测温范围小，在-50~150C范围内，稳定性好,便宜;但体积大,机械强度较低。铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度系数大，适用于无腐蚀介质，超过150C易被氧化。通常用于测量精度不高的场合。铜电阻有R0=50Q和R0=100Q两种，它们的分度号为Cu50和Cu1O0其中Cu50的应用最为广泛2热电偶测温基本原理将两种不同的金属丝一端熔合起来，如果给它们的连结点和基准点之间提供不同的温度，就会产生电压，即热电势。这种现象叫做塞贝克效应。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个连接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的，属有源传感器。它能将温度直接转换成热电势。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：（1）测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。（2）测量范围广。测温范围极宽、从-270C的极低温度到2600C的超高温度都可以测量，而且在600r〜2000C的温度范围内可以进行精确的测量（600r以下时，铂电阻的测量精度更高）。某些特殊热电偶最低可测到-269r（如金铁镍铬），最高可达+2800r（如钨-铼）。（3）构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。（4）测温精度高、准确、可靠、性能稳定。通常用于高温炉的测量和快速测量方面。二、目前热电阻的引线主要有三种方式1、二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度等因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。2、三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中最常用的引线电阻。3、四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。、DH-SJ5温度传感器实验装置一、概述DH-SJ5型温度传感器实验装置是以分离的温度传感器探头元器件，单个电子元件，以九孔板为实验平台来测量温度的设计性实验装置。该实验装置提供了多种测温方法，自行设计测温电路来测量温度传感器的温度特性。实验配有铂电阻PtIOO、铜电阻Cu50铜-康铜热电偶等温度传感器。本实验装置采用智能温度控制器控温。具有以下的特点：1、控温精度高、范围广、加热所需的温度可自由设定，采用数字显示。2、使用低电压恒流加热、安全可靠、无污染。加热电流连续可调。3、本仪器提供的是单个分离的温度传感器，形象直观，给实验带来了很大的方便，可对不同传感器的温度特性进行比较，更易于掌握它们的温度特性。4、采用九孔板作为实验平台，提供设计性实验。5、加热炉配有风扇，在做降温实验过程中可采用风扇快速降温。6整体结构设计新颖，紧凑合理，外型美观大方。二、主要技术指标1、电源电压：AC220±10%(50/60H)2、工作环境：温度0〜40C，相对湿度V80%勺无腐蚀性场合控温范围：室温~120C4温度控制精度：土0.2C5分辩率：0.1C三、温控仪与恒温炉的连线温度传感实验装置I、一\信号输入/信号输出风扇电流\/Pt100的插头与温控仪上的插座颜色对应相连接。红一红；黄一黄；蓝一蓝警告：在做实验中或做完实验后，禁止手触传感器的钢钾护套!