实验三温度测量实验

实验三温度测量实验一、实验目的：1．了解热电阻的特性与应用和K型热电偶测量温度的性能与应用范围2．了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用二、基本原理：1．用导体电阻随温度变化这一特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，而稳定，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻。铂电阻在0－630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)Ro是温度为0℃时的电阻。本实验Ro＝100Ω。A＝3.9684×10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。2．当两种不同的金属组成回路，产生的二个接点有温度差，会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。3．集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极――发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。本实验采用的是国产的AD590。它只需要一种电源（＋4V－＋30V）。即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2见图4－2）即可实现电流到电压的转换。它使用方便且电流型比电压型的测量精度更高。三、实验所需部件：加热源、K型热电偶、集成温度传器(AD590)、Pt100热电阻（两个）、温度控制单元(调节仪)、温度传感器实验模板、数显单元、万用表、导线若干。四、实验步骤：1、将两个Pt100传感器插入三源板的两个测试孔中，其中一个作为调节仪的标准输入传感器，将其三根线插入主控箱上标Pt100的插孔中。2、将R5、R6短路接地，加±15V运放电源，进行差动调零。调RW3使VO2＝0，接上数显单元，拨2V电压显示档，使数显为零。3、用万用表欧姆档测出另一个Pt100三根线中其中短接的二根线，（本实验室的即为颜色相同的两根）将一根接b端，另一根R5端。将Pt100的第三根线接a端。这样Rt与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。Rw1中心活动点与R6相接，见图4－1。Rw2左旋到底（增益最小）。4、在端点a与地之间加直流源2V，调RW1使电桥平衡，即VO2＝0。5、在常温基础上，将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的电源插座上，按Δt=5℃读取数显表值。将结果填入下表4－1。关闭主控箱电源开关。6、将风扇电源24V（+、地）接入主控箱面板转速调节电源，并将转速调节电源旋钮顺时针旋到24V（可用数显表测量），直到数显表为零，将和温度传感器实验模板相连的Pt100铂电阻从测试孔中取出。图4－1铂电阻、热电偶测温特性实验7、待冷却到常温时将K型热电偶插入测试孔中用于温度测量。8、将K型热电偶两根引线插入温度传感器实验模板标有热电偶符号的a、b孔上，热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线的一条为正端。9、将R5、R6短路接地，接入电源，打开主控箱电源开关，调节RW3使UO2为零（见图4－1），将UO2与数显表Vi相接。调RW3使数显表显示零位，主控箱波段开关拨到2V档。10、去掉R5、R6短路接线,将a、b端与放大器R5、R6相接，调RW2至最大。11、按Δt＝10℃读出数显表头输出电势与温度值，并记入表4－2。12、将AD590插入测试孔中进行一段时间加热以便用于降温测量。13、将主控箱上显示选择切换开关打到2V,实验模板的输出V02端、┻端分别与主控箱电压表输入Vin端、┻端相连,再将实验模板-15V、┻、+15V端分别与主控箱稳压电源V0中的-15V、┻、+15V端相连。将R5、R6短路接地，接入电源，打开主控箱电源开关，调节RW3使UO2为零。14、关闭主控箱电源，将主控箱上显示选择切换开关打到4V。去掉R5、R6短路接线,把AD590的引线接入模板a、b端,再将a、端、┻端分别连接到主控箱的±2V∽±10V稳压电源输出+VOUT和┻端,此时电压表的显示值为AD590在当前温度的输出值,见图4－2。图4－2集成温度传感器实验原理图15、加热器的220V电源插头从主控箱面板上的电源插座上拔出，按Δt=5℃读取数显表值并记入表4－3中。表4－1铂电阻热电势与温度值t(℃)V(mv)表4－2K型热电偶热电势与温度数据t(℃)V(mv)表4－3AD590与温度数据t(℃)V(mv)根据表4－14－24－3值计算其非线性误差。五、思考题：1、Pt100三根线中有二根线短接，短接的作用是什么？2、做AD590降温实验时，为什么要先加热一段时间后再进行降温实验？