THQC-2型 实验指导书(7)

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

实验十八 铂热电阻温度特性实验

一、实验目的

了解铂热电阻的特性与应用。 二、实验仪器

PT100、水银温度计、万用表（自备）、直流稳压电源（2~20V） 三、实验原理

热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测温度。 四、实验内容与步骤

1．打开“直流电源”开关，调节“2~20V直流稳压电源”电位器，使“直流稳压电源”输出为5V。

2．用万用表接至PT100两端，选择“欧姆”“200”档。 3．将“2~20V直流稳压电源”接至“加热器”。

4．将水银温度计放至加热器表面（加热器已固定在平行梁的下悬臂梁背面），加热源温度慢慢上升。此时可用水银温度计测量加热源表面温度，同时观察PT100输出阻值的变化。 五、实验报告

1. 观察PT100的阻值随温度变化而变化的规律。

2. 请根据PT100在实验中表现出来的特性设计一款温度计，画出电路原理图及各项参数。 六、注意事项

实验过程中温度计示数大于72℃时，应马上拆掉加热电源。

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实验十九 K型热电偶温度特性实验

一、实验目的

了解K型热电偶的特性与应用。 二、实验仪器

加热器、K型热电偶、差动放大器，电压放大器、电压温度频率表、直流稳压电源（2~20V） 三、实验原理

热电偶传感器的工作原理

热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图19-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。

图19-1（a） 图19-1（b）

两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。

当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图19-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当ET较小时，热电势ET与温度差（T-T0）成正比，即

ET=SAB（T-T0） （19-1）

SAB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。

热电偶的基本定律： （1）均质导体定律

由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。

（2）中间导体定律

用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只要中间导体C两端温度相同，那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势EAB（T，T0）没有影响。

（3）中间温度定律

如图19-2所示，热电偶的两个结点温度为T1，T2时，热电势为EAB（T1，T2）；两结点温度

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为T2，T3时，热电势为EAB（T2，T3），那么当两结点温度为T1，T3时的热电势则为

EAB（T1，T2）+ EAB（T2，T3）=EAB（T1，T3） （19-2）

式（2）就是中间温度定律的表达式。譬如：T1=100℃，T2=40℃，T3=0℃，则

EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0） （19-3）

图19-2 中间定律示意图

热电偶的分度号

热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。它是在热电偶的参考端为0℃的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。 四、实验内容与步骤

1． 按图19-3先接好“差动放大器”和“电压放大器”，将“电压放大器”的输出接至毫伏表（选择100mV）。PT100接电压温度频率表（选择T）两端。

2． 打开“直流电源”开关，短接“差动放大器”的输入端，增益调节电位器都处于中间位置，调节调零电位器，使毫伏表显示为零。

3． 拿掉短路线，按图19-3接好所有连线。

图19-3 热电偶测温接线图

4． 调节“2~20V直流稳压电源”为5V，将“2~20V直流稳压电源”输出接入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。

5． 观察毫伏表电压示数随温度的变化情况。 五、实验报告

在热电偶测温原理中，其冷端要置于冰水混合物中以保持零摄氏度状态，给具体应用带来很大不便。试设计一种方案实现热电偶的冷端补偿。 六、注意事项

实验过程中温度计示数大于72℃时，应马上拆掉加热电源。

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实验二十 正温度系数热敏电阻（PTC）温度特性实验

一、实验目的

1．了解正温度系数热敏电阻基本原理； 2．学习正温度系数热敏电阻特性与应用。 二、实验仪器

加热器、直流稳压电源（2~20V）、PTC、万用表（自备） 三、实验原理

热敏电阻工作原理同金属热电阻一样，也是利用电阻随温度变化的特性测量温度。所不同的是热敏电阻用半导体材料作为感温元件。热敏电阻的优点是：灵敏度高、体积小、响应快、功耗低、价格低廉，但缺点是：电阻值随温度呈非线性变化、元件的稳定性及互换性差。

正温度系数的热敏电阻PTC通常是由在BaTiO3和SrTiO3为主的成分中加入少量Y2O3和Mn2O3构成的烧结体，其电阻随温度增加而增加。开关型的PTC在居里点附近阻值发生突变，有斜率最大的曲段，即电阻值突然迅速升高。PTC适用的温度范围为-50～150℃，主要用于过热保护及作温度开关。PTC电阻与温度的关系可近似表示为：

RT?RT0expB?T?T0?

（20-1）

0式中， RT——绝对温度为T时热敏电阻的阻值； RT——绝对温度为T0时热敏电阻的阻值；

B——正温度系数热敏电阻的热敏指数。

四、实验内容与步骤

1． 万用表选择“欧姆”“200”档接于PTC两端，监测PTC电阻值的变化。PT100接电压

温度频率表（选择T）两端。

2． 打开“直流电源”开关，调节“2~20V直流稳压电源”为5V，将“2~20V直流稳压电源”输出接入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。

3． 观察PTC电阻值随温度的变化情况。 五、实验报告

如果你手上有这样一个（PTC）热敏电阻，想用 …… 此处隐藏：1967字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……