铂电阻和热电偶测温特性实验-热电偶冷端温度补偿设计
实验四 热电阻测温特性实验
实验四热电阻测温特性实验（请先仔细阅读温控仪操作说明）一、实验目的：了解热电阻的测温原理与特性。
二、基本原理：热电阻用于测温时利用了导体电阻率随温度变化这一特性，对于热电阻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。
常用的有铂电阻和铜电阻，热电阻Rt与温度t的关系为：R t=R0(1+A t+B t2)本实验采用的是Pt100铂电阻，它的R0=100Ω，A t=3.9684×10-2/℃，B t=5.847×10-7/℃2，铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。
三、仪器设备：K型热电偶、Pt100铂热电阻、温度控制仪、温度传感器实验模板。
四、实验步骤：图4-1 Pt100热电阻测温接线图1、按图4-1接线，将Pt100铂电阻的三根线分别接入温度实验模板上“Rt”输入端的a、b 点，用万用表欧姆档测量Pt100三根线，其中短接的二根线接b点，另一端接a点。
这样Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成一直流电桥，它是一种单臂电桥。
Rw1滑动端与R6相接，Pt100的b点接R5。
2、按下模块上的电源按钮，将R5、R6端同时接地，接上电压表（2V档），调节Rw3，使V02=0V。
3、恢复图4-1连接，调节Rw1再次使V02=0V（此时电桥平衡，即桥路输出端b和RW1滑动端之间在室温下输出电压为零）。
4、将热电偶插到温控仪两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到温控仪面板上的EK端，用它作为标准传感器，配合温控仪用于设定温度，注意识别K型、E型引线标记及正极、负极不要接错。
5、将Pt100插入温度控制器的另一传感器插孔中，设定温控仪温度值为50℃，当温度稳定50℃时，记录下电压表读数，重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显表指示的电压值与温度表指示的温度值，并将结果填入下表4-1。
实验二 Pt100和Cu50金属电阻的温度传感器特性
实验二Pt100和Cu50金属电阻的温度传感器特性
【实验目的】
1、研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻的温度特性及其测温原理。
2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。
3、掌握单臂电桥及非平衡电桥的原理，及其应用。
4.研究热电偶的温差电动势。
5.、学习热电偶测温的原理及其方法。
【实验仪器】
九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ5型温度传感器实验装置，数字万用表，电阻箱。
【实验原理】
1、Pt100铂电阻的测温原理
金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。
2、Cu50铜电阻温度特性原理
铜电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
铜电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。
3.热电偶测温原理
热电偶亦称温差电偶，是由A、B两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的（图2-1）。
当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称为温差电动势或热电动势。
当组成热电。
Pt100铂电阻测温特性实验.
实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。
二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，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。
常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。
在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。
A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。
图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。
式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。
P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。
冷端温度补偿的原理
冷端温度补偿的原理在传感器特性的建模阶段，需要对测量对象的热电效应和温度与电压之间的关系进行建模。
首先，需要确定热电偶或热电阻的特性曲线，即温度与电势之间的关系。
这可以通过实验测量获得，或使用标准温度-电动势表（比如国际电动势表）进行参考。
其次，需要确定冷端温度对电势测量的影响。
冷端温度会引起热电偶的温度差产生变化，或者引起热电阻的电阻值发生变化，从而影响电势测量结果。
因此，需要衡量冷端温度对电势的影响，并将其作为补偿的参考。
在温度补偿的实施阶段，根据模型的结果进行冷端温度补偿。
首先，需要实时测量冷端温度，可以使用热电阻温度传感器或其他温度传感器进行测量。
然后，使用模型中的数学公式或关系式，根据冷端温度值和电势的关系，进行补偿计算。
最后，将补偿后的电势值转换为温度值，从而获得更准确的温度测量结果。
冷端温度补偿的原理可以通过以下示例来说明。
假设有一个铂电阻温度传感器（PT100），可以测量环境温度。
它的特性曲线是温度与电阻值之间的线性关系。
然而，在温度较高或较低的情况下，电阻值可能会受到冷端温度的影响而发生变化，从而导致温度测量的误差。
为了补偿这种影响，可以使用另一个温度传感器来测量冷端温度，并将其与电阻值相关联。
根据模型的公式，可以计算出冷端温度对电阻值的影响，并将其从测量电阻值中减去。
通过这样的补偿计算，可以得到更准确的温度测量结果，消除冷端温度引起的误差。
总而言之，冷端温度补偿的原理基于热电效应和温度与电压之间的非线性关系，通过建模和实施补偿来减小冷端温度引起的测量误差。
它可以应用于各种温度传感器，提高温度测量的准确性和可靠性。
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告1.实验功能要求了解铂热电阻的特性与应用；熟悉铂热电阻测温电路；利用P100铂电阻测量温度源的温度；记录温度与测量电路电压输出数据2.实验所用传感器原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，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。
常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05~0.07mm的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。
在0-650℃以内。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。
)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
3.实验电路PT100铂电阻测温电路经验P100电压采集放大电路:前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。
一、4.096V恒压源电路因Vref=2.5V，故有4.096=(1+R1/R2)*2.5，得出R1/R2=1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。
二、桥式电压采样电路这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。
其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。
根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。
三、电压放大电路分析电路:1根据"虚断"原则，流过R3和R8电流相等(V1-Vx)/R3=Vx/R82根据“虚断"原则，流过R6和R1电流相等(V2-Vout)/(R6+R1)=(V2-Vy)/R6 3根据"“虚短"原则，Vy=Vx4根据这3个公式得出:11V1-10V2=Vout理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215-0.36835241646对应温度范围是44.032- 75.43。
铂电阻 热电偶
铂电阻热电偶铂电阻和热电偶是常见的温度传感器，它们在工业生产、科学研究等领域中被广泛使用。
本文将分别介绍铂电阻和热电偶的原理、特点和应用，并对它们进行比较。
一、铂电阻铂电阻是一种基于电阻温度特性的温度测量元件。
铂电阻的电阻值随温度的变化而变化，利用这一特性可以实现温度的测量。
铂电阻的温度特性非常稳定，广泛应用于高精度温度测量领域。
铂电阻的工作原理是基于铂电阻材料的电阻随温度变化的规律。
铂电阻一般采用铂-铑合金材料，具有较高的电阻温度系数和优良的稳定性。
铂电阻的温度特性可以通过铂电阻温度系数来描述，常用的铂电阻温度系数有Pt100和Pt1000两种。
铂电阻的优点是测量精度高、线性度好、稳定性强，能够在较宽的温度范围内工作。
铂电阻的缺点是响应速度较慢，适用于稳态温度测量，不适用于瞬态温度变化较快的场合。
铂电阻广泛应用于工业自动化、电力、电子、医疗等领域。
常见的应用包括温度控制、温度补偿、温度监测等。
铂电阻还可以与其他仪器仪表组合，构成温度测量系统。
二、热电偶热电偶是一种基于温差产生电动势的温度测量元件。
热电偶由两种不同材料的导线组成，当两个导线的焊点处存在温差时，就会产生热电势，通过测量热电势的大小可以得到温度。
热电偶的工作原理是基于热电效应。
不同材料的导线在温差作用下会产生不同的电势差，这种现象被称为热电效应。
常见的热电偶材料有铜-常铜、铜-镍、铁-常铁等。
热电偶的优点是响应速度快、结构简单、适用于高温和低温测量。
热电偶的缺点是线性度较差、稳定性较差，需要进行冷端补偿。
热电偶广泛应用于工业过程控制、热工实验、航空航天等领域。
由于其结构简单、价格低廉，热电偶是温度测量领域中最常用的传感器之一。
三、铂电阻与热电偶的比较1. 测量范围：铂电阻通常适用于-200℃到800℃的温度范围，而热电偶可以覆盖更广泛的温度范围，从-270℃到1800℃。
2. 温度响应速度：热电偶的响应速度比铂电阻快，可以实现更快的温度测量。
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。
三、实验报告根据表1实验数据，作出U O2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线，计算其非线性误差。
实验2 K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。
基于铂电阻和热电偶的测温系统
摘
要 ：介绍了一种基于铂 电阻和热 电偶的测温系统 ，详细分析 了其测量原理及测量误差 。该系统采用 Ａ ７ ９ Ｄ ７２
作为采集芯片 ，能够通过利用多种铂电阻和 多种热 电偶实现对温度测量 ，并将测量结果实时显示在 Ｏ Ｅ 上。 ＬＤ
实验 结果表 明该系统 的测量精度高、通用性 强、重复性好 、操作方便。 关键 词：铂 电阻：热电偶 ：测温 ；有机发光二极管
ｄ ｔ ｉ ｄ ａ ａｙｓｓｏ ｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｐ ｉｃｐ ｅａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｅｒ ｒＴｈ ｙｓｅ ｕ ｅ ｅａｌ ｎ ｌ ｉ ｆｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｒｎ ｉｌ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｒｏ ． ｅｓ ｔｍ ｓ ｓＡＤ７ ９ ｈ ｐａ ｈ ｃ ｕ ｓｔｏ ， ｅ ｈ ７ ２ ｃ ｉ ｓｔ ｅａ ｑ ｉｉ ｎ ｉ ｂ ｂ ｅ ｔ ｓ ａ ｉｔ ｆＰｔＲｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｄ ｔｅｍ ｏ ｏ ｐ ｅ ｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｎ ｓｔ ｃ ｅ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｔ ｅ ｅ ａ ｌ ｏ ｕ ｅ ａ ｖ ｒｅｙ ｏ ｓｓａ ｃ ｎ ｈ ｒ ｃ ｕ ｌ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｈｉｖ ，ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｈ
ｒｓ ｌ ｆｒａ－ ｍｅ ｄｓ ｌｙ ｏ ｈ Ｅ ｅｕｔ ｏ ｅ ｌｉ ｉｐａ ｎ ｔｅＯＬ Ｄ．Ｅ ｐ ｒ ｎａ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔｅ ｓ ｓｅ ｉ ｈｇ ｃ ｕａ ｙ ｅｓｔ ｉ ， ｓ ｔ ｘ ｅｉ ｔｌｒｓ ｌ ｓｏ ｔａ ｈ ｙｔｍ ｓ ｉｈ ａｃ ｒｃ ，ｖ ｒａｉｔ ｍｅ ｓ ｌ ｙ
１ 两线 制热电偶 温度的测量 ． ２
将两种 不 同材 料（ 符合 一定要求） 但 的导体或 半导
体的任意一 端焊接在一起就 构成 了热 电偶 。组成 热 电
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铂电阻和热电偶测温特性实验
一、实验目的
1、掌握热电阻和热电偶测量温度的原理和特性。
2、了解热电阻和热电偶的接线方式。
3、了解电加热过程的工作特性。
二、实验原理
1、热电阻测温原理：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。
常用的热电阻有铂电阻和铜电阻。
铂电阻在0-630.74℃以内测温时，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro (1+At+Bt2)，其中，Ro是温度为0℃时的电阻。
本实验Ro＝100Ω。
A＝3.9684×10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
2、热电偶测温原理：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，当两接点分别置于两不同温度时，在回路中就会产生热电势，形成回路电流。
这种现象就是热电效应。
热电偶就是基于热电效应工作的。
温度高的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。
三、实验设备
CSY-2000实验台、温度源、热电偶（K型或E型）、Pt100热电阻、万用表、连接导线等。
四、实验步骤与说明
本实验的难点是对温度源（右图）温度的控制，这里采用温度控制仪进行操作。
实验前需认真阅读附录一《CSY-2000A实验台上的温度控制仪使用说明》。
（1）本实验采用手动控制模式来控制温度源的温度，改变温度控制仪的输出值MV，用万用表测量输出端交流电压，观察电压变化情况。
（2）利用铂热电阻测量环境温度，并记录在表1-1。
（3）温度源（右图）内部封装了一个Pt100热电阻，在面板上有三个引出端子。
将此
热电阻信号连接到温度控制仪输入端，作为温度测量的基准温度。
（4）把热电偶和热电阻插入到温度源测点上，热电偶的信号可直接用mV表测量。
热
电阻的信号可用万用表电阻档直接测量。
（5）控制温度源的加热电压和加热时间，使温度源从40℃开始，每增加5℃记录一次
热电偶和热电阻的输出，填入表1-1。
注意：为了保证数据准确，应在温度源稳定在温
度点上至少30秒后读数。
（6）测量完成后，关上主控台上的温度开关、电源开关，拔下连接导线。
如果此时温度源温度大于30℃，则将温度源上的风扇电源24V连接到主控台上的24V稳压电源上，让风扇运转降温。
表1-1 铂电阻和热电偶测温特性实验数据
五、数据分析及思考
（1）对测量得到的热电偶电压值进行修正，并填入表1-1中。
（E＝E测-E0+E室温）
（2）在坐标纸上画出热电偶的T-V分度曲线和实测曲线，热电阻的T-Ω分度曲线和实测曲线。
（3）根据上面画的曲线计算热电偶和热电阻测量的非线性误差。
（4）本实验直接测量了热电阻的阻值，请设计采用电压方式测量热电阻信号的原理和方法。
（5）如何根据测温范围和精度要求选用热电阻？
（6）热电偶与热电阻测温原理有什么不同？各有什么优缺点？
六、预习和实验报告要求
（1）复习热电偶和热电阻的检温原理、实现方法以及接线等相关基础知识，详细阅读实验指南做好实验计划和预习报告。
（2）预习报告即为实验报告的前两项，包括实验原理、实验内容、实验计划或者简要的实验步骤。
（3）本次实验时间较为紧张，请提前思考步骤2、步骤5和思考题4。
（4）实验报告采用统一格式手写。
附录一CSY-2000A实验台上的温度控制仪使用说明一、仪表面板说明Array如图所示，仪表有两个4位数码显示，上窗口为测量值PV，仪表的下窗口
为设定值SV或者输出值MV。
数码显示窗口下方有4个指示灯，从左到右依次为：
左1——At自整定指示灯；
左2——ALM1第一报警输出指示灯，
左3——ALM2第二报警输出指示灯，
左4——控制输出(加热控制)指示灯，
指示灯下方有4个可操作的按键，从左到右依次为：
左1(SET)——设定键，按下此键仪表的下窗口显示为设定值SV，此时可设
定SV；再按下此键下窗口显示为输出值MV；按住此键超过3秒进入参数设定
状态；要退出参数设定状态，同样按SET键超过3秒。
左2A/M（▲）——手动控制模式和自动控制模式的换切键，手动控制模式
时仪表的下窗口第一位指示H；参数设定时的移位键。
左3▼——减数键
左4▲——加数键。
二、仪表接线说明
如图所示仪表输入端为（123）接收热电阻或热电偶的信号。
输出端为交流可调电压（电压幅值随仪表输出变化），以及风扇源24V开关
电压（出现第一报警时有电压，无报警时没有电压）。
三、仪表参数说明
进入参数设定状态后，仪表参数按下表的顺序依次出现。
热电偶冷端温度补偿设计实验
一、实验目的
1、熟悉热电偶冷端温度补偿的原理与常用方法。
2、深入理解电桥自动补偿法在热电偶测温中的应用。
3、深入理解热电偶和热电阻的测温特性。
二、实验原理
当冷端温度固定时，热电偶测量所输出的热电势与热端温度呈线性关系。
如果冷端温度保持在0℃，热电偶的输出电压与温度的关系符合分度表。
热电偶冷端温度补偿的常用方法有：补偿导线法，冰浴法，计算修正法和电桥自动补偿法。
三、实验设备
CSY-2000A实验台、温度源、热电偶（K型或E型）、Pt100热电阻、万用表、温度传感器实验模板、连接导线等。
图2-1 温度传感器实验模板线路图
上图为温度传感器实验模板，其中部分电阻阻值为R1=10KΩ、R2=10Ω、R3=100Ω、R4=10KΩ、RW1=10KΩ、RW2=10KΩ，设计中可选择其搭建所需电桥。
四、设计要求
（1）利用所学知识和实验室所能提供的设备，设计出两种热电偶冷端温度补偿的方法（其中必须有电桥自动补偿方法）并在实验室加以实现。
（2）对实验数据进行记录（只需测量三次热点温度），通过分析总结设计中存在的问题，并对设计水平加以评价。
五、数据分析及思考
（1）对实验数据进行分析，讨论各种补偿方法的优缺点。
（2）从理论上分析采用Pt100热电阻进行冷端温度补偿的补偿精度和补偿范围
六、预习和实验报告要求
（1）复习热电偶的检温原理、冷端补偿方法和原理，实验一中温度控制的方法，以及热电阻的测温原理，详细阅读实验指南做好实验计划和预习报告。
（2）预习报告即为实验报告的前两项，包括实验原理、实验计划或者简要的实验步骤，以及数据记录表格。
（4）实验报告采用统一格式手写。