溫度傳感器試驗報告

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信號試驗報告

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蔡達(dá)38030414

溫度傳感器試驗

蔡達(dá)38030414

一．試驗?zāi)康?/p>

了解各種溫度傳感器（熱電偶、鉑熱電阻、PN結(jié)溫敏二極管、半導(dǎo)體熱敏電阻、集成溫度傳感器）的測溫原理；

把握熱電偶的冷端補償原理；把握熱電偶的標(biāo)定過程；

了解各種溫度傳感器的性能特點并比較上述幾種傳感器的性能。

二．試驗儀器

溫度傳感器試驗?zāi)K，熱電偶（K型、E型），CSY2023B型傳感器系統(tǒng)綜合試驗臺（以下簡稱主機），溫控電加熱爐，連接電纜，萬用表：VC9804A，附表筆及測溫探頭，萬用表：VC9806，附表筆

三．試驗原理（1）熱電偶測溫原理

由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時則回路中產(chǎn)生一定的電流，這說明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱電勢。

圖1中T為熱端，To為冷端，熱電勢Et

?EAB(T)?EAB(T0)。

（2）熱電偶的標(biāo)定

以K分度熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶來校準(zhǔn)E分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢的誤差為?e?e校測+（3）熱電偶的冷端補償

熱電偶冷端溫度不為0℃時，需對所測熱電勢值進行修正，修正公式為：E（T，To）?E?T,t1??E?T1,T0?

即：實際電動勢＝測量所得電勢＋溫度修正電勢（4）鉑熱電阻

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，RT=R0（1+AT+BT）

式中：RT——鉑熱電阻T℃時的電阻值RO——鉑熱電阻在0℃時的電阻值A(chǔ)——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電橋失衡便可測得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。（5）PN結(jié)溫敏二極管

半導(dǎo)體PN結(jié)具有良好的溫度線性，根據(jù)PN結(jié)特性表達(dá)公式

I?Is(eRT?1)可知，當(dāng)一個

qve標(biāo)分?e標(biāo)測S標(biāo)?S標(biāo)?e校分。

2

PN結(jié)制成后，其反向飽和電流基本上只與

溫度有關(guān)，溫度每升高一度，PN結(jié)正向壓降就下降2mv，利用PN結(jié)的這一特性可以測得溫度的變化。

（6）熱敏電阻

熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇下降這一特性制成的熱敏元件。它呈負(fù)溫度特性，靈敏度高，可以測量小于0.01℃的溫差變化。

（7）集成溫度傳感器

用集成工藝制成的雙端電流型溫度傳感器，在一定的溫度范圍內(nèi)按1μA/K的恒定比值輸出與溫度成正比的電流，通過對電流的測量即可得知溫度值（K氏溫度），經(jīng)K氏-攝氏轉(zhuǎn)換電路直接顯示℃溫度值。

四．試驗數(shù)據(jù)記錄及處理（1）熱電偶標(biāo)定試驗步驟

給定溫度/?C冷端溫度/?CK型溫度E型冷端補償電勢/mv1.3131.3131.3131.3131.3131.3131.313溫度測量溫度/?C54678294110124141誤差/mv-0.108-0.1250.1530.1210.4830.5350.678測量溫度/?C熱電勢/mv532.0682.8803.8944.61065.71246.71417.8熱電勢/mv40221.350221.960222.470223.080223.590224.2100224.9冷端補償電勢/mv0.8790.8790.8790.8790.8790.8790.879

根據(jù)數(shù)據(jù)分別繪制K型熱電偶和E型熱電偶溫度與熱電勢的關(guān)系曲線

K型熱電偶電壓—溫度曲線54.543.5電壓/mV32.521.5140506070溫度/C8090100

E型熱電偶電壓—溫度曲線876電壓/mV543240506070溫度/C8090100

將K型熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，計算被測熱電偶E型熱電偶的誤差。

?e?e校測+e標(biāo)分?e標(biāo)測S標(biāo)?S標(biāo)?e校分計算結(jié)果填于表中。

（2）鉑熱電阻

溫度/?C輸出電壓/V1.4400500.2607080901000.3470.5500.8151.0081.166鉑熱電阻電壓—溫度曲線1.21電壓/V0.80.60.40.2040506070溫度/C8090100

鉑電阻電壓溫度修正曲線1.2實際測量修正曲線10.80.6電壓/V0.40.20-0.240506070溫度/C8090100

鉑電阻在40?C~100?C均在工作在線性狀態(tài)。

（3）PN結(jié)溫敏二極管

溫度/?C輸出電壓/mV4540353025電壓/mV2023105040400507.66015.87022.08027.59034.010040.2PN結(jié)溫敏二極管溫度曲線506070溫度/C8090100

PN結(jié)溫敏二極管修正曲線4540353025電壓/mV2023105040實際測量修正曲線506070溫度/C8090100

靈敏度S??V?T?0.6611mV/?C

（4）半導(dǎo)體熱敏電阻

溫度/?C輸出電壓/mV1.84050607080901001.4831.2101.0550.8650.6510.5370.433半導(dǎo)體熱敏電阻電壓—溫度曲線1.61.41.2電壓/V10.80.60.440506070溫度/C8090100

實際測量修正曲線半導(dǎo)體熱敏電阻電壓—溫度修正曲線1.61.41.21電壓/V0.80.60.40.240506070溫度/C8090100

（5）集成溫度傳感器

溫度/?C輸出電壓/V0.74050607080901000.3950.4200.4530.4940.5370.5930.640集成溫度傳感器電壓—溫度曲線0.650.60.55電壓/V0.50.450.40.3540506070溫度/C8090100

集成溫度傳感器電壓—溫度修正曲線0.7實際測量修正曲線0.650.60.55電壓/V0.50.450.40.3540506070溫度/C8090100

五．溫度傳感器分析

熱電偶溫度傳感器測量范圍?270?C~1800?C，精度?0.5?C，線性

/?C。

度需要至少四次多項式或等效的對照表，靈敏度數(shù)十?V熱電阻溫度傳感器測量范圍?250?C~900?C，精度?0.01?C，線性

度需要至少二次多項式或等效的對照表，靈敏度0.00385?/?C。

PN結(jié)溫敏二極管溫度傳感器測量范圍1~400K，精度?0.5?C，線性度保持正向電流不變時近似線性，靈敏度2mV熱敏