温度检测试验试验指导.docx
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温度检测试验试验指导
温度检测试验试验指导
实验1铂热电阻温度特性测试
一、实验目的：
了解铂热电阻的特性与应用。
二、实验仪器：
智能调节仪、PT100（2只）、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理：
利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测温度。
四、实验内容与步骤
1．学会用智能调节仪来控制温度：
1）在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图1-1接线。
将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。
图1-1智能调节仪温度控制接线图
2）按
键，进入智能调节仪设置菜单，仪表靠上的窗口显示“
”，靠下窗口显示待设置的设定值。
按“
”可改变小数点位置，按
或
键可修改靠下窗口的设定值。
再按
回到初始状态。
2．调节智能调节仪，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入另一只铂热电阻温度传感器PT100。
3．将±15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。
温度传感器实验模块的输出Uo2接实验台直流电压表。
4．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。
5按图2-2并将PT100的3根引线插入温度传感器实验模块中Rt两端（其中颜色相同的两个接线端是短路的）。
图2-2铂热电阻测试
5．拿掉短路线，将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。
6．改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。
直到温度升至1200C。
并将实验结果填入下表。
表1铂热电阻的输出电压与温度的关系
T（℃）
Uo2（V）
三、实验报告
根据表1实验数据，作出UO2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线，计算其非线性误差。
实验2K型热电偶测温实验
一、实验目的：
了解K型热电偶的特性与应用
二、实验仪器：
智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理：
热电偶传感器的工作原理
热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图2-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。
图2-1（a）图2-1（b）
两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。
当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图50-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。
实验表明，当ET较小时，热电势ET与温度差（T-T0）成正比，即
ET=SAB（T-T0）
（1）
SAB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。
热电偶的基本定律：
（1）均质导体定律：
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。
（2）中间导体定律：
用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。
在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？
热电偶中间导体定律指出：
在热电偶回路中，只要中间导体C两端温度相同，那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势EAB（T，T0）没有影响。
（3）中间温度定律：
热电偶的两个结点温度为T1，T2时，热电势为EAB（T1，T2）；两结点温度为T2，T3时，热电势为EAB（T2，T3），那么当两结点温度为T1，T3时的热电势则为
EAB（T1，T2）+EAB（T2，T3）=EAB（T1，T3）
（2）
式
（2）就是中间温度定律的表达式。
譬如：
T1=100℃，T2=40℃，T3=0℃，则
EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0）（3）
图2-2
热电偶的分度号
热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。
它是在热电偶的参考端为0℃的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。
四、实验内容与步骤
1．将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入K型热电偶温度传感器。
2．将±15V直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。
温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。
3．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节Rw3到最大位置，再调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。
4．拿掉短路线，按图5-3接线，并将K型热电偶的两根引线，热端（红色）接a，冷端（绿色）接b；记下模块输出Uo2的电压值。
5．改变温度源的温度每隔图2-3
50C记下Uo2的输出值。
直到温度升至1200C。
并将实验结果填入下表
表2K型热电偶的输出电压与温度的关系
T（℃）
Uo2（V）
五、实验报告
1．根据表2实验数据，作出UO2-T曲线，分析K型热电偶的温度特性曲线，计算其非线性误差。
2．根据中间温度定律和K型热电偶分度表，用平均值计算出差动放大器的放大倍数A。
实验3热电偶冷端温度补偿实验
一、实验目的：
了解热电偶冷端温度补偿的原理和方法
二、实验仪器：
智能调节仪、PT100、K型热电偶、E型热电偶、温度源、温度传感器实验模块
三、实验原理：
热电偶冷端温度补偿的方法有：
冰水法、恒温槽法和电桥自动补偿法（图6－1），电桥自动补偿法常用，它是在热电偶和测温仪表之间接入一个直流电桥，称冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡（亦有20℃平衡）。
当热电偶自由端温度升高时（＞0℃）热电偶回路电势Uab下降，由于补偿器中，PN呈负温度系数，其正图3-1
向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势，达到补偿目的。
四、实验内容与步骤
1．选择智能调节仪的“输入选择”为“Pt100”，将温度传感器PT100接入“PT100输入”（同色的两根接线端接兰色，另一根接黑色插座），打开实验台总电源。
并记下此时的实验室温度T2。
2．重复Pt100温度控制实验，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入K型热电偶温度传感器。
3．将±15V直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。
温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。
4．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节Rw3到最大位置，再调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。
5．拿掉短路导线，按图6-2接线，并将K型热电偶的两个引线分别接入模块
两端（红接a，蓝接b）；调节Rw1使温度传感器输出UO2电压值为AE2。
（A为差动放大器的放大倍数、E2为K型热电偶500C时对应输出电势）
图3-2
6．变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。
直到温度升至1200C。
并将实验结果填入下表
表3热电偶温度补偿后的数据
T（℃）
Uo2（V）
五、实验报告
1．根据表3实验数据，作出（UO2/A）-T曲线。
并与分度表进行比较，分析电桥自动补偿法的补偿效果。
实验4集成温度传感器AD590的温度特性
一、实验目的：
了解常用的集成温度传感器（AD590）基本原理、性能与应用。
二、实验仪器：
智能调节仪、PT100、AD590、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理：
集成温度传感器AD590是把温敏器件、偏置电路、放大电路及线性化电路集成在同一芯片上的温度传感器。
其特点是使用方便、外围电路简单、性能稳定可靠；不足的是测温范围较小、使用环境有一定的限制。
AD590能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间温度测量。
AD590在一定温度下，相当于一个恒流源。
因此不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有很好的线性特性。
AD590的灵敏度（标定系数）为1
A/K，只需要一种＋4V～＋30V电源（本实验仪用+5V），即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为传感器调理电路单元中R2=100Ω）即可实现电流到电压的转换，使用十分方便。
电流输出型比电压输出型的测量精度更高。
2．将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入集成温度传感器AD590。
3．将±15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。
温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。
4．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。
5．拿掉短路线，按图1-2接线，并将AD590两端引线按插头颜色（一端红色，一端蓝色）插入温度传感器实验模块中（红色对应a、蓝色对应b）。
图4集成温度传感器试验接线图
5．将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。
6．改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。
直到温度升至1200C。
并将实验结果填入下表。
表4集成温度传感器的特性
T（℃）
Uo2（V）
五、实验报告
1．由表4录的数据数据计算在此范围内集成温度传感器的非线性误差。
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