电子温度计的设计与实现实验报告

实验六电子温度计的设计与实现摘要：设计一个用铂电阻作为传感器的电子温度计，用非平衡电桥测量铂电阻的温度系数。并对温度计进行标定关键词：电桥铂电阻电子温度计一．引言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。利用温度传感器和电阻配合，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。本实验用非平衡电桥和铂电阻传感器构成测温电路，并用电表显示读书，从而实现对温度的测量。二．实验任务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，设计一个用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和人体掌心温度，并于标准温度计所测结果进行比较。三．实验仪器直流稳压电源一个，铂电阻传感器一个，直流电桥一个，数字万用电表一个，微安表一个，毫安表一个，伏特表一个，检流计一个，数字温度计一个，水银温度计一个，标准电阻箱两个，电热杯一个，保温杯一个，导线若干，开关一个。四．实验原理1.铂电阻温度传感器的温度特性铂电阻温度系数大而稳定，电阻率高，且物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，常用作工业测温元件和测温标准。工业用铂电阻（Pt10、Pt100）广泛用来测量-200~850摄氏度范围的温度。在0~100摄氏度范围内，电阻和温度之间关系近似呈如下线性关系：2．用非平衡电桥测量铂电阻的温度系数平衡电桥可以准确测量电阻。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。①②当电源E的输出电压一定时，非平衡电桥桥路的输出电压Uout五、实验内容1.按图1连接电路，取R1=R2=2500V，R0=99.8欧，电源电压U=3V。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。用微安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。六．数据处理和分析T/°10.113161922U/mV3.414.545.666.767.88T/°252831.33437U/mV9.0010.1211.3212.3313.41T/°4043464952U/mV14.5115.7016.6817.7218.88T/°5558616467U/mV19.9120.9722.1223.1224.37T/°707376U/mV25.6726.8427.90y=0.3687x-0.2421R2=0.9999051015202530020406080系列1线性(系列1)根据测量：室温：32.2℃U：11.64mv手心温度：37.1℃U：13.64mv根据公式U：11.64mv可计算室温为32.3℃相对误差：0.003根据公式U：13.64mv可计算出手心温度为37.65℃相对误差：0.015七．实验误差分析1.系统误差①．保温杯保温效果差②．在读数还没稳定时即记下数据③．万用电表内置电阻造成误差2.偶然误差由于温度变化慢而使得在记录温度相对应的Uout相对应的温度与实际温度有差别。八．结束语操作过程中过于心急以及对操作程序步骤和实验仪器的不熟悉造成误差。了解到实验最需要的是耐心与仔细。九．参考文献[1]期刊：郭雷.仿真物理实验教学系统的设计与实现[J].中国科学技术大学学报，2002,32(3)：373-380[2]书籍：赵丽华等,编大学物理实验[M],浙江大学出版社2007.3[3]网页：