实验五 温度传感器特性试验

实验五温度传感器特性试验

5.1、 Cu50温度传感器的温度特性实验

一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。

二、基本原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50ºC~+150ºC的温度。铜电阻有下列优点：

2在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系

R

t = R

(1+at)

4电阻温度系数高，a = 4.25~4.28×10-3/ºC

6容易提纯，价格便宜

三、需用器件与单元：K型热电偶、Cu50热电阻、YL系列温度测量控制仪、直流电源±15V、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表。

四、实验步骤：

1、差动电路调零

将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调

零。具体方法是把R

5和R

6

的两个输入点短接并接地，然后调节Rw

2

使V

01

的输出电压

为零，再调节Rw

3，使V

02

的输出电压为零，此后Rw

2

和Rw

3

不再调节。

2、温控仪表的使用

注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。

3、热电偶的安装

选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入“YL系列温度测量控制仪”的上方两个传感器放置孔中的一个。将K型热电偶自由端引线插入“YL 系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。

4、热电阻的安装及室温调零

将Cu50热电阻传感器探头插入加热源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模块的a端，其它两端相连插入b端，见图11-1，a端接电源+2V，b端与差动运算放大器的一端相接，桥路的R

W1

另一端和差动运算放大器的另一端相接

（R2=50欧姆）。模块的输出V

02

与主控台数显表相连，连接好电源及地线，合上

主控台电源，调节Rw

1

，使数显表显示为零（此时温度测量控制仪电源关闭）。

5、测量记录

合上内控选择开关（“加热方式”和“冷却方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40ºC，当温度控制在40ºC时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40ºC+n·Δt，建议Δt=5ºC，n=1……7，到75ºC每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1ºC范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入表4-1。

T（ºC）4045505560657075

V（mv）73159250338442530620702

表4-1：

6、根据数据结果，计算Δt=5ºC时，Cu50热电阻传感器对应变换电路输出的ΔV数值是否接近。

7、写出最小二乘法拟合Cu50特性直线方程，求非线性误差、迟滞和重复性误差。从理论上分析产生非线性误差的原因。

答：非线性误差=1.02%

迟滞 =0.53%

重复性=1.12%

5.2热电偶测温性能实验

一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。

二、基本原理：当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的0ºC、25ºC。

三、需用器件与单元：热电偶K型、E型、温度测量控制仪、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源±15V。

四、实验步骤：

1、在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将K，E热电偶插到温度测量控制

仪的插孔中，K型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。

2、从主控箱上将±15V电压，地接到温度模块上，并将R5，R6两端短接同时接

地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接。

将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显表显示为零。设定温度测量控制仪上的温度仪表控制温度T=40℃。

3、去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电偶的自由端与温度模块的放大器R5，

R6相接，同时E型热电偶的蓝色接线端子接地。观察温控仪表的温度值，当温度控制在40℃时，调节Rw2，对照分度表将Vo2输出调至和分度表10倍数值相当（分度表见后）。

4、调节温度仪表的温度值T=50℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压

值，若电压值超过分度表的10倍数值时，调节放大倍数Rw2，使Vo2输出与分度表10倍数值相当。

5、重新将温度设定值设为T=40℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压

值，此时Vo2输出值是否与10倍分度表值相当，再次调节放大倍数Rw2，使其与分度表10倍数值接近。

6、重复步骤4，5以确定放大倍数为10倍关系。记录当T=50℃时数显表的电压

值。重新设定温度值为40℃+n△t,建议△t=5℃,n=1……7，每隔1n读出数显表输出电压值与温度值，并记入表11-3中。

表11-3 E型热电偶电势（经放大）与温度数据(考虑到热电偶的精度及处理电路的本身误差，分度表的对应值可能有一定的偏差)