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電子溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名: 摘要:用非平衡電橋發(fā)測(cè)量溫度,利用溫度變化改變電阻的阻值來(lái)測(cè)量溫度。關(guān)鍵詞:溫度 電流非平衡電橋1、 引言利用溫度傳感器和電阻配合,將溫度這一熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,便于測(cè)量溫度。2、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1. 利用實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和用具測(cè)量鉑電阻和熱敏電阻的溫度特性。2. 在實(shí)驗(yàn)室提供的儀器中選擇合適的儀器,設(shè)計(jì)一個(gè)由鉑電阻作為傳感器的電子溫度計(jì)其測(cè)溫范圍為20:100,要求用非平衡電橋橋端電壓為毫安級(jí),電流為微安級(jí)。3. 對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。3、 實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源(1個(gè)),鉑電阻傳感器(1個(gè)),直流電橋(1個(gè)),數(shù)字萬(wàn)用電表(1個(gè)),微安表(1個(gè)),伏特表(1個(gè)),檢流計(jì)(1個(gè)),水銀溫度計(jì)(1個(gè)),標(biāo)準(zhǔn)電阻箱(3個(gè)),NLKW-型智能型控溫試驗(yàn)儀(1個(gè)),導(dǎo)線若干,開(kāi)關(guān)(1個(gè))。4、 實(shí)驗(yàn)原理(一)鉑電阻溫度計(jì)物質(zhì)的電阻率隨溫而變化的現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)。在一定溫度范圍內(nèi),可以通過(guò)測(cè)量電阻值的變化而進(jìn)行溫度變化的測(cè)量。將平衡電橋中的待測(cè)電阻換成一個(gè)電阻型傳感器。先調(diào)節(jié)電橋平衡,當(dāng)外部條件改變時(shí),傳感器的阻值會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,使電橋失去平衡,電橋兩端的電壓隨之改變。由于橋路的非平衡電壓能反映出橋臂電阻的微小變化,因此可以通過(guò)測(cè)量非平衡電壓檢測(cè)外界物理量的變化。使用非平衡電橋測(cè)量鉑電阻溫度系數(shù)的電路如圖1所示,R1,R2為固定電阻,組成比例電阻;Rp為可調(diào)電阻,用作平衡電阻;Rt為鉑電阻;Uout為非平衡電橋的輸出電壓。當(dāng)輸出電壓一定時(shí)非平衡電橋橋路的輸出電壓Uout為Uout=Rt/(R1+RT)-RP/(R2+RP)E令I(lǐng)1=E/(R1+Rt)I2=E/(R2+Rp)則有Uout=I1Rt-I2Rp如果R1=R2,且R1?Rt,R2?Rp,則有I1I2Uout=I1(Rt-Rp)另Rp取鉑電阻在室溫時(shí)的阻值Rp,代入上式,則有Uout=I1R0AT=1/2IR0AT令1/2IR0A=1mA ,調(diào)零時(shí),室溫時(shí)電壓等于電流示數(shù),則電壓等于所測(cè)溫度(2) 熱敏電阻溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)用惠斯登電橋,接線如圖2所示,AB是一根粗細(xì)均勻的電阻絲,被放置于1m長(zhǎng)的米尺上,圖中斜線部分是導(dǎo)體片,電阻可略,R,是保護(hù)電阻,保護(hù)微安表,C是滑動(dòng)觸頭,兼開(kāi)關(guān)作用,按下時(shí)檢流計(jì)支路才通,接入待測(cè)電阻Rx與標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs后,適當(dāng)調(diào)節(jié)觸頭C的位置,使檢流計(jì)指零,此時(shí),AC段電阻為R1;CB段電阻為R2,由電阻定律,得R1/R2=L1/L2式中L1,L2分別為AC段和BC段電阻絲長(zhǎng)度。于是有Rx=(L1/L2)*Rs式中Rs由標(biāo)準(zhǔn)電阻箱讀出。圖1圖25、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 鉑電阻溫度計(jì)1.按圖1連接線路,取R1=R2=9k,電源電壓U=3V,用萬(wàn)用表測(cè)量電流。2.將鉑電阻傳感器放入加熱井(此時(shí)不要加熱),在T為室溫時(shí)(從控溫儀面板上讀出室溫),調(diào)節(jié)電橋平衡,記錄T,Uout和Rp數(shù)值,并校準(zhǔn),使電流表顯示數(shù)值等于室溫。3.根據(jù)需要溫度,設(shè)置好加熱井溫度(具體方法參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)儀器介紹),待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄T,用數(shù)字萬(wàn)用電表測(cè)量Uout,測(cè)量溫度范圍從35至100,每隔5取一個(gè)點(diǎn)。(2) 熱敏電阻溫度計(jì)1. 按圖2連接線路,取R1=R2=9k。2. 將檢流計(jì)換成微安表。將Rx換成標(biāo)準(zhǔn)電阻箱,電阻為熱敏電阻室溫時(shí)的電阻,Rs為熱敏電阻室溫時(shí)的電阻,調(diào)零。再將Rx的電阻調(diào)為80時(shí)的電阻,使指針指向100uA.3. 根據(jù)需要的溫度,設(shè)置好加熱井溫度(具體方法參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)儀器介紹),待溫度穩(wěn)定時(shí)記錄T,并計(jì)錄微安表的值,測(cè)量溫度范圍從35至80,每隔5取一個(gè)點(diǎn)。6、 數(shù)據(jù)處理和分析原始數(shù)據(jù):T27.335404550556065707580859095100Uout27.33438.743.247.852.35760.26469.473.477.781.786.691.5T27.335404550556065707580I(uA)0172839485668758896100處理結(jié)果:(一)Uout=Rt/(R1+RT)-RP/(R2+RP)EI1=E/(R1+Rt)I2=E/(R2+Rp)則有Uout=I1Rt-I2Rp如果R1=R2,且R1?Rt,R2?Rp,則有I1I2Uout=I1(Rt-Rp)另Rp取鉑電阻在室溫時(shí)的阻值Rp,代入上式,則有Uout=I1R0AT=1/2IR0AT令1/2IR0A=1mA ,調(diào)零時(shí),室溫時(shí)電壓等于電流示數(shù),則電壓等于所測(cè)溫度(二)(需手工畫(huà))7、 實(shí)驗(yàn)誤差分析(1) 系統(tǒng)誤差(1) 由
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