實驗一K型熱電偶測溫實驗

1、、實驗目的:源。實驗一K型熱電偶測溫實驗了解K型熱電偶的特性與應用實驗儀器：智能調(diào)節(jié)儀、PT100、K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實驗模塊。實驗原理：智能調(diào)節(jié)儀控制溫度實驗圖45-2在控制臺上的“智能調(diào)節(jié)儀”單元中“輸入”選擇“PtlOO”，并按圖45-2接線。將“+24V輸出”經(jīng)智能調(diào)節(jié)儀“繼電器輸出”，接加熱器風扇電源，打開調(diào)節(jié)儀電3.按住3秒以下，進入智能調(diào)節(jié)儀A菜單，儀表靠上的窗口顯示“”，靠下窗口顯示待設置的設定值。當LOCK等于0或1時使能，設置溫度的設定值，按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的設定值。否則提示“”表示已加鎖。再按3秒以下，回到初始狀態(tài)。熱電偶傳感器的工作

2、原理熱電偶是一種使用最多的溫度傳感器，它的原理是基于1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應，即兩種不同的導體或半導體A或B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩節(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T,另一端溫度為T0,則回路中就有電流產(chǎn)生，見圖50-1（a）,即回路中存在電動勢，該電動勢被稱為熱電勢。圖50-1（a）圖50-1（b）兩種不同導體或半導體的組合被稱為熱電偶。當回路斷開時，在斷開處a，b之間便有一電動勢Et，其極性和量值與回路中的熱電勢一致，見圖50-1（b）,并規(guī)定在冷端，當電流由A流向B時，稱A為正極，B為負極。實驗表明，當Et較小時，熱電勢Et與溫度差（T-T0）成正比，即Et=Sab（T-To）

3、（1）SAB為塞貝克系數(shù)，又稱為熱電勢率，它是熱電偶的最重要的特征量，其符號和大小取決于熱電極材料的相對特性。熱電偶的基本定律：（1）均質(zhì)導體定律由一種均質(zhì)導體組成的閉合回路，不論導體的截面積和長度如何，也不論各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。（2）中間導體定律用兩種金屬導體A，B組成熱電偶測量時，在測溫回路中必須通過連接導線接入儀表測量溫差電勢Eab（T，T），而這些導體材料和熱電偶導體A，B的材料往往并不相同。在這種引入了中間導體的情況下，回路中的溫差電勢是否發(fā)生變化呢？熱電偶中間導體定律指出：在熱電偶回路中，只要中間導體C兩端溫度相同，那么接入中間導體C對熱電偶回路總熱電勢Eab（T

4、，T0）沒有影響。（3）中間溫度定律如圖49-2所示，熱電偶的兩個結點溫度為T,T2時，熱電勢為Eab（T，T）；兩結點溫度為T，T3時，熱電勢為Eab（T，T3）那么當兩結點溫度為T,T3時的熱電勢則為EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）=EaB（T1,T3）（2）式（2）就是中間溫度定律的表達式。譬如：T=100r,T2=40c,t3=0c，則Eab（1，40）+Eab（40，0）=Eab（00,0）（3）圖50-2熱電偶的分度號熱電偶的分度號是其分度表的代號（一般用大寫字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。它是在熱電偶的參考端為0C的條件下，以列表的形式表示熱電勢與測量端溫度的

5、關系。四、實驗內(nèi)容與步驟重復實驗Ptl00溫度控制實驗，將溫度控制在5OoC，在另一個溫度傳感器插孔中插入K型熱電偶溫度傳感器。溫度傳感器實驗模塊RLRroiLk)l+EM、一_1摟面扳+1別、-L5電傑-冊G加-llv將15V直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實驗模塊中。溫度傳感器實驗模塊的輸出Uo2接主控臺直流電壓表。將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端Ui短接，調(diào)節(jié)Rw3到最大位置，再調(diào)節(jié)電位器Rw4使直流電壓表顯示為零。拿掉短路線，按圖50-3接線，并將K型熱電偶的兩根引線，熱端（紅色）接a,冷端（綠色）接b；記下模塊輸出Uo2的電壓值。改變溫度源的溫度每隔50C記下Uo2的輸出值。直到溫度升

6、至1200C。T（C）Uo2（V）3I：按直兄電壓表R?L-E里圖50-3并將實驗結果填入下表表50-1五、實驗報告根據(jù)表50-1的實驗數(shù)據(jù)，作出UO2-T曲線，分析K型熱電偶的溫度特性曲線，計算其非線性誤差。根據(jù)中間溫度定律和K型熱電偶分度表，用平均值計算出差動放大器的放大倍數(shù)A。實驗二直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗一、實驗目的：了解霍爾傳感器的原理與應用。二、實驗儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。三、實驗原理：根據(jù)霍爾效應，霍爾電勢uh=khib，其中kh為靈敏度系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決定，當通過霍爾組件的電流I一定，霍爾組件在一個梯度磁場中運動時，就

7、可以用來進行位移測量。四、實驗內(nèi)容與步驟將霍爾傳感器安裝到霍爾傳感器模塊上，傳感器引線接到霍爾傳感器模塊9芯航空插座。按圖24-1接線。開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“2V”檔，將測微頭的起始位置調(diào)到“10mm”處,手動調(diào)節(jié)測微頭的位置，先使霍爾片大概在磁鋼的中間位置(數(shù)顯表大致為0),固定測微頭，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。分別向左、右不同方向旋動測微頭，每隔0.2mm記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變,將讀數(shù)填入下表X(mm)U(mV)表24-12OR5Rd電壓梧示圖24-1霍爾傳感器直流激勵接線圖五、實驗報告作出UX曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。實驗三濕敏傳感器實驗、實驗目的

8、:了解濕敏傳感器的原理及應用范圍。二、實驗儀器：濕敏傳感器、濕敏座、干燥劑、棉球（自備）。三、實驗原理：濕度是指大氣中水份的含量，通常采用絕對濕度和相對濕度兩種方法表示，濕度是指單位窨體積中所含水蒸汽的含量或濃度，用符號AH表示，相對濕度是指被測氣體中的水蒸汽壓和該氣體在相同溫度下飽和水蒸汽壓的百分比，用符號麗表示。濕度給出大氣的潮濕程度，因此它是一個無量綱的值。實驗使用中多用相對濕度概念。濕敏傳感器種類較多，根據(jù)水分子易于吸附在固體表面滲透到固體內(nèi)部的這種特性（稱水分子親和力），濕敏傳感器可以分為水分子親和力型和非水分子親和力型，本實驗所采用的屬水分子親和力型中的高分子材料濕敏元件。高分子電

9、容式濕敏元件是利用元件的電容值隨濕度變化的原理。具有感濕功能的高分子聚合物，例如，乙酸一丁酸纖維素和乙酸一丙酸比纖維素等，做成薄膜，它們具有迅速吸濕和脫濕的能力，感濕薄膜覆在金箔電極（下電極）上，然后在感濕薄膜上再鍍一層多孔金屬膜（上電極），這樣形成的一個平行板電容器就可以通過測量電容的變化來感覺空氣濕度的變化。四、實驗內(nèi)容與步驟濕敏傳感器實驗裝置如圖58-1所示，紅色接線端接+5V電源，黑色接線端接地，藍色接線端和黑色接線端分別接頻率/轉速表輸入端。頻率/轉速表選擇頻率檔。記下此時頻率/轉速表的讀數(shù)。將濕棉球放入濕敏腔內(nèi)。并插上濕敏傳感器探頭，觀察頻率/轉速表的變化。取出濕紗布，待數(shù)顯表示值

10、下降回復到原示值時，在干濕腔內(nèi)被放入部分干燥劑，同樣將濕度傳感器置于濕敏腔孔上，觀察數(shù)顯表頭讀數(shù)變化。五、實驗報告1輸出頻率f與相對濕度RH值對應如下，參考下表，計算以上三中狀態(tài)下空氣相對濕度。RH（%）0102030405060708090100Fre(Hz)73517224710069766033實驗四超聲波測距實驗、實驗目的學習超聲波測距的方法;二、實驗儀器超聲波傳感器實驗模塊、超聲波發(fā)射接受器、反射板、直流穩(wěn)壓電源三、實驗原理超聲波是聽覺閾值以外的振動，其頻率范圍1041012Hz，超聲波在介質(zhì)中可產(chǎn)生三種形式的振蕩：橫波、縱波和表面波，其中橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體、液體和氣

11、體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。超聲波測距中采用縱波，使用超聲波的頻率為40kHz,其在空氣中的傳播速度近似340m/s。當超聲波傳播到兩種不同介質(zhì)的分界面上時，一部分聲波被反射，另一部分透射過界面。但若超聲波垂直入射界面或者一很小的角度入射時，入射波完全被反射，幾乎沒有透射過界面的折射波。這里采用脈沖反射法測量距離，因為脈沖反射不涉及共振機理，與被測物體的表面光潔度關系不密切。被測D=CT/2，其中C為聲波在空氣中的傳播速度，T為超聲波發(fā)射到返回的時間間隔。為了方便處理，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成40KHz左右，具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。測距系統(tǒng)框圖如下圖所示，由圖可見，系統(tǒng)由招聲波發(fā)送、接收、MCU和顯示四個部心1)jiil*我射部分in.-in.接收部分_換能器圖1超聲波測距原理框圖四、實驗內(nèi)容與步驟將超聲波發(fā)射接收器引出線接至超聲波傳感