温度传感器实验报告.doc

温度传感器实验姓名学号一、目的1、了解各种温度传感器(热电偶、铂热电阻、PN结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器)的测温原理;2、掌握热电偶的冷端补偿原理;3、掌握热电偶的标定过程;4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。二、仪器温度传感器实验模块热电偶(K型、E型)CSY2001B型传感器系统综合实验台(以下简称主机)温控电加热炉连接电缆万用表:VC9804A,附表笔及测温探头万用表:VC9806,附表笔三、原理(1)热电偶测温原理由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路,当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流,这表明电路中有电势产生,此电势即为热电势。图1中T为热端,To为冷端,热电势本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅(K分度)和镍铬—铜镍(E分度)。(2)热电偶标定以K分度热电偶作为标准热电偶来校准E分度热电偶,被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为式中:——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。的电阻值——铂热电阻在0℃时的电阻值A——系数(=×10-31/℃)B——系数(=-×10-71/℃2)将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。(5)PN结温敏二极管半导体PN结具有良好的温度线性,根据PN结特性表达公式可知,当一个PN结制成后,其反向饱和电流基本上只与温度有关,温度每升高一度,PN结正向压降就下降2mv,利用PN结的这一特性可以测得温度的变化。(6)热敏电阻热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件显示℃温度值。四、步骤热电偶标定实验步骤如下:(在标定热电偶的同时进行其他温度传感器的测量)(1)观察热电偶结构(可旋开热电偶保护外套),了解温控电加热器工作原理。温机的“实验模块电源”至温度传感器实验模块电源插座(在后侧板)。(4)VC9806型万用表置200mv档,当主机的“热电偶转换”开关倒向“温控”时,测E分度热电偶的热电势;当主机的“热电偶转换”开关倒向“测试”时,测K分度热电偶的热电势。记录电炉温度与热电势的关系。(5)打开主机“电源开关”,“测试设定”开关倒向“设定”,调节“设定调节”旋钮,将温度设定在40℃。“加热炉”置“开”,“加热”指示灯亮,温控电加热炉加热;加热炉到达设定温度后,“加热”指示灯灭,“关闭”指示灯亮,温控炉在设定温度保温。(6)将“测试设定”开关倒向“测量”,用VC9806型万用表分别测量K型和E型热电偶的热电势。(7)用VC9804型万用表测量冷端温度。(将温度探头连接在万用表的“TEMP”插座,万用表置于“°C”档)。(8)按照步骤(5),分别将温度设定在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃,重复(6)~(7)步,记录测量数据,填写表1。(9)按照步骤(5),分别将温度设定在160℃、150℃、140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40,重复(6)~(7)步,记录测量数据,填写表1。(10)重复(5)~(9)步2次。(13)根据数据分别绘制K型热电偶和E型热电偶温度与热电势的关系曲线,分别计算其静态灵敏度、分辨率、线性度等指标。(14)将K型热电偶作为标准热电偶,计算被测热电偶E型热电偶的误差。铂热电阻测量实验步骤如下:(1)将VC9804型万用表的温度探头置于铂热电阻附近感受相同的温度,万用表置于测温档。(2)调节调零旋钮“V04调零”,使输出电压为零,电路增益适中。(3)观察已置于加热炉顶部的铂热电阻,在温度传感器实验模块上,将Pt100铂热电阻的插孔连接至相应的失衡放大电路插孔。(4)用VC9806型万用表测量V04铂热电阻电路输出端电压。记录温度值及电压,填入表2。做出电压-温度曲线,观察其工作线性范围。PN结温敏二极管测量实验步骤如下:(1)将VC9804型万用表的温度探头置于PN结温敏二极管附近感受相同的温度,万用表置于测温档。(2)观察已置于加热炉顶部的PN结温敏二极管,在温度传感器实验模块上,将PN结温敏的插孔连接至相应的取样放大电路插孔。(3)用VC9806型万用表测量PN结温敏二极管电路输出端电压V02。(4)记录温度值及电压,填入表3。做出电压-温度曲线,求出灵敏度S=△V/△T。半导体热敏电阻测量实验步骤如下:(1)将VC9804型万用表的温度探头置于半导体热敏电阻附近感受相同的温度,万用表置于测温档。(2)观察已置于加热炉顶部的半导体热敏电阻,在温度传感器实验模块上,将半导体热敏电阻的插孔连接至相应的