盧原源-熱電阻實(shí)驗(yàn)

熱電阻實(shí)驗(yàn)1、鉑電阻有什么特性？2、為什么鉑被公認(rèn)為是目前制造熱電阻的最好材料？2/3/20231第四章非電量的電測(cè)技術(shù)1．整理（SEIRI）——將工作場(chǎng)所的任何物品區(qū)分為有必要和沒(méi)有必要的，除了有必要的留下來(lái)，其他的都消除掉。目的：騰出空間，空間活用，防止誤用，塑造清爽的工作場(chǎng)所。2．整頓（SEITON）——把留下來(lái)的必要用的物品依規(guī)定位置擺放，并放置整齊加以標(biāo)示。目的：工作場(chǎng)所一目了然，消除尋找物品的時(shí)間，整整齊齊的工作環(huán)境，消除過(guò)多的積壓物品。3．清掃（SEISO）——將工作場(chǎng)所內(nèi)看得見(jiàn)與看不見(jiàn)的地方清掃干凈，保持工作場(chǎng)所干凈、亮麗的環(huán)境。目的：穩(wěn)定品質(zhì)，減少工業(yè)傷害。4．清潔（SEIKETSU）——維持上面3S成果。5．素養(yǎng)（SHITSUKE）——每位成員養(yǎng)成良好的習(xí)慣，并遵守規(guī)則做事，培養(yǎng)積極主動(dòng)的精神（也稱習(xí)慣性）。目的：培養(yǎng)有好習(xí)慣，遵守規(guī)則的氣氛，營(yíng)造團(tuán)隊(duì)精神。6．安全（SECURITY）——重視全員安全教育，每時(shí)每刻都有安全第一觀念，防范于未然。目的：建立起安全生產(chǎn)的環(huán)境，所有的工作應(yīng)建立在安全的前提下。實(shí)驗(yàn)室6S制度2/3/20232第四章非電量的電測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)溫度傳感器——鉑熱電阻

實(shí)驗(yàn)原理：

pt100鉑熱電阻的電阻值在0℃時(shí)為100Ω，測(cè)溫范圍一般為-200~650℃，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0℃≤T≤650℃時(shí)，RT=R0（1+AT+BT2）式中RT——鉑熱電阻T℃時(shí)的電阻值

RO——鉑熱電阻在0℃時(shí)的電阻值

A——系數(shù)（=3.96847×10-31/℃）

B——系數(shù)（＝-5.847×10-71/℃2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時(shí)電橋失衡便可測(cè)得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。實(shí)驗(yàn)所需部件：鉑熱電阻（Pt100）、加熱爐、溫控器、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)字電壓表、水銀溫度計(jì)或半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備）

實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器與模塊處理電路接口，鉑熱電阻電路輸出端VO接電壓表，溫度計(jì)置于熱電阻旁感受相同的溫度。2、開(kāi)啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)鉑熱電阻電路調(diào)零旋鈕，使輸出電壓為零，電路增益適中，由于鉑電阻通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生自熱其電阻值要發(fā)生變化，因此電路有一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程。3、開(kāi)啟加熱爐，設(shè)定加熱爐溫度為≤100℃，觀察隨爐溫上升鉑電阻的阻值變化及輸出電壓變化，（實(shí)驗(yàn)時(shí)主機(jī)溫度表上顯示的溫度值是加熱爐的爐內(nèi)溫度，并非是加熱爐頂端傳感器感受到的溫度）。2/3/20233第四章非電量的電測(cè)技術(shù)并記錄數(shù)據(jù)填入下表：做出V-T曲線，觀察其工作線性范圍。注意事項(xiàng)：加熱器溫度一定不能過(guò)高，以免損壞傳感器的包

℃Uo2/3/20234第四章非電量的電測(cè)技術(shù)熱電阻傳感器

熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。2/3/20235第四章非電量的電測(cè)技術(shù)熱電阻分類(lèi)

按材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類(lèi)，前者簡(jiǎn)稱熱電阻，后者簡(jiǎn)稱熱敏電阻。按結(jié)構(gòu)分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻按用途分，工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻2/3/20236第四章非電量的電測(cè)技術(shù)工作原理溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢(shì)相同。取一只100W/220V燈泡，用萬(wàn)用表測(cè)量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484。2/3/20237第四章非電量的電測(cè)技術(shù)一、金屬熱電阻及其特性熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。1、鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出－輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系：A、B、C——常數(shù)鉑電阻制成的溫度計(jì)，除作溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測(cè)量。由于鉑為貴金屬，一般在測(cè)量精度要求不高和測(cè)溫范圍較小時(shí)，均采用銅電阻。2/3/20238第四章非電量的電測(cè)技術(shù)2、銅電阻銅在-50～150℃范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出－輸入特性接近線性，價(jià)格低廉。銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系：式中A、B、C—常量當(dāng)溫度高于100℃時(shí)易被氧化，因此適用于溫度較低和沒(méi)有浸蝕性的介質(zhì)中工作。2/3/20239第四章非電量的電測(cè)技術(shù)3、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應(yīng)用較少：鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動(dòng)恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國(guó)定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用，測(cè)溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，但是熱穩(wěn)定性較差。2/3/202310第四章非電量的電測(cè)技術(shù)3、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應(yīng)用較少：鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動(dòng)恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國(guó)定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用，測(cè)溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，但是熱穩(wěn)定性較差。2/3/202311第四章非電量的電測(cè)技術(shù)熱電阻的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般將電阻絲統(tǒng)在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過(guò)固定，外面再加上保護(hù)套管。但骨架性能的好壞，影響其測(cè)量精度、體積大小和使用壽命。下面是關(guān)于熱電阻的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型的簡(jiǎn)單了解2/3/202312第四章非電量的電測(cè)技術(shù)感溫元件結(jié)構(gòu)普通（裝配式）鉑電阻2/3/202313第四章非電量的電測(cè)技術(shù)鎧裝式鉑電阻比裝配式鉑電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式鉑電阻無(wú)法安裝的場(chǎng)合。鎧裝式鉑電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化物絕緣體，因此，它具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合?？芍苯佑勉~導(dǎo)線和二次儀表相連接使用。由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器、掃描器、數(shù)據(jù)記錄儀以及計(jì)算機(jī)提供準(zhǔn)確的溫度變化信號(hào)。鎧裝式鉑電阻2/3/202314第四章非電量的電測(cè)技術(shù)薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進(jìn)的激光噴濺薄膜技術(shù)，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經(jīng)過(guò)激光調(diào)阻制成。鉑金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、可重復(fù)操作性、快速響應(yīng)及較寬的工作