实验一 温度传感器特性试验

实验一温度传感器特性试验

1.1、 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

5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3-1。

表3-1：

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。

1.2*

P t 100热电阻测温特性实验

一、实验目的：了解热电阻的特性与应用。

二、基本原理：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。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0-630.74ºC 以内，电阻R t 与温度t 的关系为：

R t = R 0(1+At+Bt 2)

R 0系温度为0ºC 时的铂热电阻的电阻值。本实验R 0=100ºC ，A=3.90802×10-3 ºC -1 B=-5.080195×10-7

ºC -2

,铂电阻现是三线连接，其中一端接两根引线主要是为了消除引线电阻对测量的影响。

三、需用器件与单元： K 型热电偶、P t 100热电阻、温度测量控制仪、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表、直流稳压电源±15V 和2V 。

四、实验步骤：

1、同“参照Cu50温度传感器实验”的①、②、③、④步操作。

2、将P t 100铂电阻三根引线引入“R t ”输入的a 、b 上：用万用表欧姆档测出P t 100三根引线中短接的两根线（蓝色和黑色）接b 端，红色接a 端。这样R t （Pt100）与R

3、R 1、Rw 1、R 4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。Rw 1中心活动点与R 6相接，见图11-5。

3、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

接主控箱电源输出

接

主控箱数显表

V i

地

2V

图11-5 热电阻测温特性实验

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3-2。

表3-2

4、根据数据结果，计算Δt=5ºC时，Pt100热电阻传感器对应变换电路输出的ΔV数值是否接近。

五、思考题：

100的特性方程，求非线性误差、迟滞和重复性误差。

写出最小二乘法拟合P

t

从理论上分析产生非线性误差的原因。