溫度傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)姓名 學(xué)號(hào) 一、目的1、了解各種溫度傳感器（熱電偶、鉑熱電阻、PN 結(jié)溫敏二極管、半導(dǎo)體熱敏電阻、集成溫度傳感器）的測溫原理；2、掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償原理；3、掌握熱電偶的標(biāo)定過程；4、了解各種溫度傳感器的性能特點(diǎn)并比較上述幾種傳感器的性能。二、儀器溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K熱電偶（K 型、E 型）CSY2001B 型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)（以下簡稱主機(jī)）溫控電加熱爐連接電纜萬用表：VC9804A，附表筆及測溫探頭萬用表：VC9806，附表筆三、原理（1）熱電偶測溫

2、原理由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時(shí)則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱電勢。圖1中T 為熱端，To 為冷端，熱電勢E本實(shí)驗(yàn)中選用兩種熱電偶鎳鉻鎳硅（K 分度）和鎳鉻銅鎳（E 分度）。（2）熱電偶標(biāo)定以K 分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來校準(zhǔn)E 分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢的誤差為式中：e 校測e 標(biāo)測e 標(biāo)分e 校分S 標(biāo)（3）熱電偶冷端補(bǔ)償熱電偶冷端溫度不為0E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)即： 實(shí)際電動(dòng)勢 測量所得電勢 溫度修正電勢（4）鉑熱電阻鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0T65

3、0R式中：RT鉑熱電阻TR0鉑熱電阻在0A系數(shù)（=3.9684710-31/）B系數(shù)（=-5.84710-71/2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時(shí)電橋失衡便可測得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。（5）PN結(jié)溫敏二極管半導(dǎo)體PN 結(jié)具有良好的溫度線性，根據(jù)PN 結(jié)特性表達(dá)公式I=IS(l（6）熱敏電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇下降這一特性制成的熱敏元件。它呈負(fù)溫度特性，靈敏度高，可以測量小于0.01圖2 金屬鉑熱電阻和熱敏電阻溫度曲線比較（7）集成溫度傳感器用集成工藝制成的雙端電流型溫度傳感器，在一定的溫度范圍內(nèi)按1A/K 的恒定比值輸出與溫度成正比的電流，通過對(duì)電流的測量

4、即可得知溫度值（K 氏溫度），經(jīng)K 氏-攝氏轉(zhuǎn)換電路直接顯示溫度值。四、步驟熱電偶標(biāo)定實(shí)驗(yàn)步驟如下：（在標(biāo)定熱電偶的同時(shí)進(jìn)行其他溫度傳感器的測量）（1）觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱電偶保護(hù)外套），了解溫控電加熱器工作原理。溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時(shí)間比例式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。溫度設(shè)定：撥動(dòng)開關(guān)撥向“設(shè)定”位，調(diào)節(jié)設(shè)定電位器，儀表顯示的溫度值隨之變化，調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需的溫度時(shí)停止。然后將撥動(dòng)開關(guān)扳向“測量”側(cè)，（注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖）。（2）溫控電加熱爐電源插頭插入主機(jī)“220V 加熱電源出”插座；熱

5、電偶插入電加熱爐內(nèi)，K 分度熱電偶為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，冷端接“測試”端，E 分度熱電偶接“溫控”端，（注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶）；（3）連接主機(jī)的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源” 至溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K電源插座（在后側(cè)板）。（4）VC9806型萬用表置200mv 檔，當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開關(guān)倒向“溫控”時(shí)，測E 分度熱電偶的熱電勢；當(dāng)主機(jī)的“熱電偶轉(zhuǎn)換”開關(guān)倒向“測試”時(shí)，測K 分度熱電偶的熱電勢。記錄電爐溫度與熱電勢的關(guān)系。（5）打開主機(jī)“電源開關(guān)”，“測試設(shè)定”開關(guān)倒向“設(shè)定”，調(diào)節(jié)“設(shè)定調(diào)節(jié)”旋鈕，將溫度設(shè)定在40（6）將“測試設(shè)定”開關(guān)倒向“測量”，用VC9806型萬用表分別測量K 型和E 型熱

6、電偶的熱電勢。（7）用VC9804型萬用表測量冷端溫度。（將溫度探頭連接在萬用表的“TEMP”插座，萬用表置于“C”檔）。（8）按照步驟（ 5），分別將溫度設(shè)定在50、60、70、80、90、100、110、120、（9）按照步驟（5），分別將溫度設(shè)定在160、150、140、130、120、110、100、90、（10）重復(fù)（5）（9）步2次。（13）根據(jù)數(shù)據(jù)分別繪制K 型熱電偶和E 型熱電偶溫度與熱電勢的關(guān)系曲線，分別計(jì)算其靜態(tài)靈敏度、分辨率、線性度等指標(biāo)。（14）將K 型熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，計(jì)算被測熱電偶E 型熱電偶的誤差。鉑熱電阻測量實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將VC9804型萬用表的溫度探

7、頭置于鉑熱電阻附近感受相同的溫度，萬用表置于測溫檔。（2）調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕“V04調(diào)零”，使輸出電壓為零，電路增益適中。（3）觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，將Pt100鉑熱電阻的插孔連接至相應(yīng)的失衡放大電路插孔。（4）用VC9806型萬用表測量V04鉑熱電阻電路輸出端電壓。記錄溫度值及電壓，填入表2。做出電壓-溫度曲線，觀察其工作線性范圍。PN結(jié)溫敏二極管測量實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將VC9804型萬用表的溫度探頭置于PN 結(jié)溫敏二極管附近感受相同的溫度，萬用表置于測溫檔。（2）觀察已置于加熱爐頂部的PN 結(jié)溫敏二極管，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，將PN結(jié)溫敏的插孔連接至相應(yīng)的取

8、樣放大電路插孔。（3）用VC9806型萬用表測量PN 結(jié)溫敏二極管電路輸出端電壓V02。（4）記錄溫度值及電壓，填入表3。做出電壓-溫度曲線，求出靈敏度S=V/T。半導(dǎo)體熱敏電阻測量實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將VC9804型萬用表的溫度探頭置于半導(dǎo)體熱敏電阻附近感受相同的溫度，萬用表置于測溫檔。（2）觀察已置于加熱爐頂部的半導(dǎo)體熱敏電阻，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，將半導(dǎo)體熱敏電阻的插孔連接至相應(yīng)的阻壓變換電路插孔。（3）調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的“V03增益”，使輸出電壓值值盡量大但不飽和。（4）用VC9806型萬用表測量PN 結(jié)溫敏二極管電路輸出端電壓V03。記錄溫度值及電壓，填入表4。做出電壓-溫

9、度曲線。集成溫度傳感器測量實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將VC9804型萬用表的溫度探頭置于集成溫度傳感器附近感受相同的溫度，萬用表置于測溫檔。（2）觀察已置于加熱爐頂部的集成溫度傳感器，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，將集成溫度的插孔連接至相應(yīng)的比較放大電路插孔。（3）調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的“V01示值調(diào)節(jié)”，使顯示當(dāng)前溫度。（VC9806型萬用表（ 2V 檔）所示電壓代表當(dāng)前溫度值（已設(shè)定電壓顯示值最后一位為1/10值，如電壓表2V檔顯示0.256就表示25.6（4）用VC9806型萬用表測量集成溫度傳感器電路輸出端電壓V01。記錄溫度值及電壓，填入表5。做出電壓-溫度曲線。五、數(shù)據(jù)記錄及處理1、熱電偶

10、標(biāo)定表1 熱電偶標(biāo)定記錄表給定溫度/405060708090100110120130140150160冷端溫度24242425242425242424242525K型溫度第1次1.281.682.302.903.504.214.935.546.207.007.668.308.981.241.612.242.823.434.144.805.546.176.937.628.338.98第2次1.301.712.282.873.504.184.955.536.217.037.658.338.971.251.602.242.823.454.144.775.546.187.007.658.338.98第

11、3次1.251.672.302.893.484.204.895.516.187.007.658.328.981.271.642.252.833.454.164.805.526.176.957.638.328.96平均值1.2651.6522.2682.8553.4684.1724.8575.5306.1856.9857.6438.3228.975冷端補(bǔ)償電勢mV0.9600.9600.9601.0000.9600.9601.0000.9600.9600.9600.9601.0001.000測量溫度33354044495559636669727578E型溫度第1次0.821.071.471.82

12、2.222.673.073.473.884.364.725.115.520.781.031.421.772.172.643.003.443.884.284.665.125.52第2次0.791.061.481.802.222.693.093.463.874.354.705.125.530.791.031.411.772.182.643.013.443.884.304.675.115.53第3次0.801.061.481.802.212.673.073.463.874.354.705.125.530.781.031.421.782.182.643.003.433.864.284.675.115.

13、52平均值0.7931.0471.4461.7902.1922.6583.0403.4513.8734.3204.6875.1155.525冷端補(bǔ)償電勢uV1434143414341495143414341495143414341434143414951495測量溫度33354044495559636669727578K型熱電偶和E型熱電偶溫度與熱電勢的關(guān)系曲線：擬合直線：y=0.17161x-4.7253擬合曲線：y=0.10553x-1.4174靜態(tài)靈敏度的計(jì)算：K型熱電偶：S=0.17161 E型熱電偶：S=0.10553S=分辨率的計(jì)算：r=線性度的計(jì)算：最小二乘線性度。K型熱電偶：

14、由matlab得出a=-4.7253，b=0.17161 則最小二乘線性度LSE型熱電偶：由matlab得出a=-1.4174，b=0.10553 則最小二乘線性度LS求得其誤差為：溫度/405060708090100誤差/V-0.15300.19700.63601.05001.56002.04602.54501101201301401501603.13403.64304.28204.86805.36305.91802、鉑熱電阻測量表2 鉑熱電阻測量數(shù)據(jù)表溫度/293335384547576364707475輸出電壓/V00.1140.2400.3230.5500.6741.031.451.721.861.902.11電壓溫度曲線3、PN結(jié)溫敏二極管測量表3 PN 結(jié)溫敏二極管測量數(shù)據(jù)表溫度/26283335424554637073輸出電壓/V2.602.652.702.762.842.933.043.183.243.36747579803.403.473.573.65電壓溫度曲線4、半導(dǎo)體熱敏電阻測量表4 半導(dǎo)體熱敏電阻測量數(shù)據(jù)表溫度/262833344147495663輸出電壓/V2.041.911.721.561.381.181.000.7550.65073777978750.5450.5040.4220.3700