2020年高中物理競賽實驗講義大全19溫度傳感器特性的研究 教案設計

1、 2020高中物理競賽實驗講義 蘇州中學競賽講義19 溫度傳感器特性的研究 【實驗目的】 （1）掌握補償法測電動勢的基本原理，學會用UJ-31型低電勢電位差計測定熱電偶的溫差電動勢。 （2）掌握熱電偶溫度計的定標以及用熱電偶溫度計測溫的原理。 （3）研究熱電阻的溫度特性。 （4）掌握非平衡電橋的工作原理，學會用非平衡電橋測量熱電阻的阻值。 （一） 熱電偶傳感器溫度與溫差電動勢關系的測量 【實驗儀器】 UJ-31型直流低電勢電位差計，F(xiàn)B-203型多擋恒流智能控溫實驗儀，F(xiàn)B204型標準電勢與待測低電勢，YJ24-A型直流穩(wěn)壓電源，ZGD型平衡指示儀。 2-C 【實驗原理】 E0 1.補償法測量

2、電勢差的原理。 G EX 補償法原理圖 2.電位差計的電路原理三個回路功能的介紹 RP 0 BARRN X G K EEXN 電位差計原理圖 、限流它由三個基本回路構成：工作電流調(diào)節(jié)回路，由工作電源E、平衡組成；校準回路，由標準電池、標準電阻電阻和ERRRNNXP，檢流E指示儀G、標準電阻組成；測量回路，由待測電動勢RXN 組成。計G,標準電阻RX 【數(shù)據(jù)與結果】 （表熱電偶定標數(shù)據(jù)記錄30-2）1. 表30-2 數(shù)據(jù)表o E=1.0186VC =_室溫tN 0 號序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t溫度() 電動勢（mV） 2. 作出熱電偶定標曲線 用直角坐標紙作E-t曲線。定標曲

3、線為不光滑的折線，相鄰點應X 直線相連，這樣在兩個校正點之間的變化關系用線性內(nèi)插法予以近似，從而得到除校正點之外其它點的電動勢和溫度之間的關系。所以，作出了定標曲線，熱電偶便可以作為溫度計使用了。 3. 求銅康銅熱電偶的溫差電系數(shù) ?。函數(shù)關系近似為線性，即在本實驗溫度范圍內(nèi)，-Et?t?tE?X0x所以，在定標曲線上可給出線性化后的平均直線，從而求得。在直?線上取兩點,（不要取原來測量的數(shù)據(jù)點，并且兩點間盡?tE,btE,aaabb可能相距遠一些），求斜率 E?E ab?K t?tab即為所求的。 ?oC，求測量結果的相對誤差E。的理論值為0.0436mV ?【注意事項】 1 連線時要注意電

4、源的極性。 2.調(diào)節(jié)時一定要先粗調(diào)再細調(diào)以免燒壞平衡指示儀。 （二） 熱電阻傳感器溫度與電阻關系的測量 【實驗儀器】 FB-203型多檔恒流智能控溫實驗儀。 【實驗原理】 1. 熱電阻測溫原理 絕大多數(shù)金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，溫度越高，電阻越大。?t利用這一規(guī)律可制成溫度傳感器，稱為熱電阻。銅電阻與溫度近似呈線性關系特性，溫度系數(shù)大。銅電阻的測溫范圍一般為-50+150，其阻值與溫度的關系可用下式表示 ? ?t?RR ?10t(30-2) 時的電其中為銅電阻在溫度時的電阻值，為銅電阻在溫度0tRR0t 為銅電阻的電阻溫度系數(shù)。本實驗熱電阻為銅電阻（阻值，。Cu50）? 非平衡電橋的原理2.

5、一般用于測量相對穩(wěn)定狀態(tài)的物平衡電橋（原理見實驗二十九）所以要用非平衡電理量，而熱電阻的阻值隨溫度的變化而連續(xù)變化，之、DB接電源，CA所示：30-6橋進行測量。非平衡電橋原理如圖、 、，即可得到間接一負載電阻值。，只要測量電橋輸出URIRgggx（1）電橋分類 等臂電橋： RR?R?R4321 輸出對稱電橋，也稱臥式電橋：， R=R=R，且RR?R?3241RR。 電源對稱電橋，也稱為立式電橋：R=R=R，R?R?R2143且RR。 BR ?RR1 4xA CURggIg RR32D US 非平衡電橋原理圖 等臂電橋：UR?(30-18) S?I?g R8R?RU? (30-19) S?U?

6、g R8? 臥式電橋：UR? (30-21) S?I? gR4R?R?RU?(30-22) S?U?g R8? 【實驗內(nèi)容】?（本實驗采用臥式電用非平衡電橋電壓輸出形式測量Cu50的tR 橋測量）（用萬用表1）確定各臂電阻值。設室溫時的銅電阻阻值為（R0 。，選擇測量），使（供參考，可自行設計）?30R?R?R?R?R?RR?04132調(diào)調(diào)至選擇阻值，、（2）預調(diào)平衡。將待測電阻接至RRRR12x3，使電壓B開關，微調(diào)至，功能轉(zhuǎn)化開關置電壓輸出，按下G、RR10時，關閉非平衡電橋電源，將功能轉(zhuǎn)化、(調(diào)節(jié)、。輸出0U?RRR0321) 開關置平衡，測量時將功能轉(zhuǎn)化開關置非平衡、電壓擋。o? 10組。，共測10 C左右測一組8）升高溫度，每隔（3tUt,0 【數(shù)據(jù)與結果】 30-3）電阻值與溫度記錄見表Cu50）熱電阻（1（ 表30-3 數(shù)據(jù)記錄 室溫 ， ?t? ?R?R?R? ? R?R004132 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 溫度oC) ( 電壓(V) ?求出，(30-10)（2）根據(jù)式求出各點的再根據(jù)t?RRt?RtRtR0?和電阻溫度系圖。用圖解法求出0值，然后作時的電阻值0tR