電子溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

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