电子温度计的设计与实现

1电子温度计的设计与实现班级：信计101学号：201011040102姓名：陈未路联系方式：562714实验时间：2011年9月15日摘要：传感器在现实生活中的应用越来越广泛，常用的有力敏传感器、气敏传感器、温度传感器等。用非平衡电桥和铂电阻传感器构成测温电路，并用电表显示读数，从而实现对温度的测量。关键词：电子温度计、热电阻效应、非平衡电桥、铂电阻、设计性实验。引言：利用传感器和电阻的配合，可将温度这一热学量转化为电学量，这样在实践应用中便于自控和遥测，为工业自动化创造了有利条件。一、设计任务1、利用实验室提供的仪器和用具，测量铂电阻温度特性；2、在实验室提供的仪器中选择合适的仪器，设计一个以铂电阻作为传感器的电子温度计，其测温范围为20-70℃，要求非平衡电桥桥端电压为毫伏级，电流为微安级；3、对温度计进行标定；4、用标定后的温度计测量室温、人体掌心的温度，并于标准温度计所测结果进行比较。二、实验仪器直流稳压电源（1个），铂电阻传感器（1个），直流电桥（1个），数字万用电表（1个），微安表（1个），毫安表（1个），伏特表（1个)检流计（1个），数字温度计（1个），水银温度计（1个），标准电阻箱（2个）电热杯（1个），保温杯（1个），若干导线，开关（1个）。三、实验原理：1.用非平衡电桥测量铂电阻的温度系数，平衡电桥准确测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻换成一个电阻型传感器。先调节电桥平衡，当外界条件改变时，传感器阻值会发生相应变化，使电桥失去平衡，桥路两端的电压随之而变。由于桥路的非平衡电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此可以通过测量非平衡电压检测外界物理量的变化。使用非平衡电桥测量铂电阻温度系数的电路如图1所示R1.R2为固定电阻，组成比例电阻；Rp为可调电阻，用作平衡电阻；Rt为铂电阻；Uout为非平衡电桥的输出电压。2图一3图二四、实验步骤1、按图1连接电路，取R1=R2=2500V，R0=100Ω，电源电压U=2.9V。2、标定测温范围下限。将数字温度计和铂电阻传感器放入冰水混合物中，在T=0℃时，调节电桥平衡，记录，和数值，由此确定铂电阻的数值。3、改变温度（不断加温），记录数字温度计的读书，用数字式万用电表测量，确定铂电阻的阻值与温度在20~70℃时之间的关系，共测量30个点，温度分布尽量均匀。用微伏表的读数作为温度显示，要求零刻度线对应20℃，满刻度对应70℃，每隔5℃标定一刻度。4、将图2中的固定电阻换成可调电阻，用非平衡电桥法可以测量铂电阻的组织大小随温度的变化。当Rx在某一温度下，将电桥调平衡后，改变Rx所处的温度，从而电桥失去平衡，这时检流计的示数将是Rx的函数。从而可以设计出温度计。4六、数据处理和分析R1=R2=2500V，R0=100Ω，电源电压E=2.9V室温：E=%100*7.314.31-7.31=0.95%掌心温度：E=%100*378.36-37=0.54%T（℃）17.818.71919.920.521.822.924.526.227.5U（mv）3.563.94.154.424.645.145.646.556.977.6T（℃）32.433.935.237.339.241.543.34649.851U（mv）9.7410.0610.7711.3812.3112.8714.0514.6716.0916.58T（℃）53.956.860.964.167.369.170.171.172.874.2U（mv）17.7718.8720.6821.6222.8223.4623.9324.2524.922.59温度计室温掌心温度标准31.7℃37.0℃标定后31.4℃（9.03mv）36.8℃（11.10mv）5七、实验误差分析1、系统误差保温杯保温效果不好。2、偶然误差温度变化慢，温度没有持续升温，来回波动了。八、结束语该实验误差是由保温杯及人为不能准确控制温度变化的时间引起的，故我们可以耐心等待，直到温度不再变化，这样实验误差可能会小一点。九、参考文献[1]书籍：大学物理实验．理学院物理实验教学中心．2011.9[2]网站：