鉑電阻和熱電偶測溫特性實驗-熱電偶冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計

1、鉑電阻和熱電偶測溫特性實驗一、實驗?zāi)康?、掌握熱電阻和熱電偶測量溫度的原理和特性。2、了解熱電阻和熱電偶的接線方式。3、了解電加熱過程的工作特性。二、實驗原理1、熱電阻測溫原理：利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，熱電阻用于測量時，要求其材料電阻溫度系數(shù)大，穩(wěn)定性好，電阻率高，電阻與溫度之間最好有線性關(guān)系。常用的熱電阻有鉑電阻和銅電阻。鉑電阻在0-630.74以內(nèi)測溫時，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為：Rt=Ro (1+At+Bt2)，其中，Ro是溫度為0時的電阻。本實驗Ro100。A3.9684×102，B5.847×1072，鉑電阻采用三線連接，其中一端接二根引線主要為消除引線電阻

2、對測量的影響。2、熱電偶測溫原理：兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點分別置于兩不同溫度時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成回路電流。這種現(xiàn)象就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是基于熱電效應(yīng)工作的。溫度高的接點就是工作端，將其置于被測溫度場配以相應(yīng)電路就可間接測得被測溫度值。三、實驗設(shè)備CSY-2000實驗臺、溫度源、熱電偶（K型或E型）、Pt100熱電阻、萬用表、連接導(dǎo)線等。四、實驗步驟與說明本實驗的難點是對溫度源（右圖）溫度的控制，這里采用溫度控制儀進(jìn)行操作。實驗前需認(rèn)真閱讀附錄一CSY-2000A實驗臺上的溫度控制儀使用說明。（1）本實驗采用手動控制模式來控制溫度源的溫度，改變溫度控制儀的輸出值

3、MV，用萬用表測量輸出端交流電壓，觀察電壓變化情況。（2）利用鉑熱電阻測量環(huán)境溫度，并記錄在表1-1。（3）溫度源（右圖）內(nèi)部封裝了一個Pt100熱電阻，在面板上有三個引出端子。將此熱電阻信號連接到溫度控制儀輸入端，作為溫度測量的基準(zhǔn)溫度。（4）把熱電偶和熱電阻插入到溫度源測點上，熱電偶的信號可直接用mV表測量。熱電阻的信號可用萬用表電阻檔直接測量。（5）控制溫度源的加熱電壓和加熱時間，使溫度源從40開始，每增加5記錄一次熱電偶和熱電阻的輸出，填入表1-1。注意：為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，應(yīng)在溫度源穩(wěn)定在溫度點上至少30秒后讀數(shù)。（6）測量完成后，關(guān)上主控臺上的溫度開關(guān)、電源開關(guān)，拔下連接導(dǎo)線。如果此

4、時溫度源溫度大于30，則將溫度源上的風(fēng)扇電源24V連接到主控臺上的24V穩(wěn)壓電源上，讓風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)降溫。表1-1 鉑電阻和熱電偶測溫特性實驗數(shù)據(jù)環(huán)境溫度: 環(huán)境溫度對應(yīng)分度：熱電偶（K/E型）： mV Pt熱電阻： 設(shè)定溫度熱電偶分度(K/E型)mVPt熱電阻分度實際溫度實測熱電偶電壓mV修正后熱電偶電壓mV實測熱電阻阻值4045100五、數(shù)據(jù)分析及思考（1）對測量得到的熱電偶電壓值進(jìn)行修正，并填入表1-1中。（EE測-E0+E室溫）（2）在坐標(biāo)紙上畫出熱電偶的T-V分度曲線和實測曲線，熱電阻的T-分度曲線和實測曲線。（3）根據(jù)上面畫的曲線計算熱電偶和熱電阻測量的非線性誤差。（4）本實驗直接測量了

5、熱電阻的阻值，請設(shè)計采用電壓方式測量熱電阻信號的原理和方法。（5）如何根據(jù)測溫范圍和精度要求選用熱電阻？（6）熱電偶與熱電阻測溫原理有什么不同？各有什么優(yōu)缺點？六、預(yù)習(xí)和實驗報告要求（1）復(fù)習(xí)熱電偶和熱電阻的檢溫原理、實現(xiàn)方法以及接線等相關(guān)基礎(chǔ)知識，詳細(xì)閱讀實驗指南做好實驗計劃和預(yù)習(xí)報告。（2）預(yù)習(xí)報告即為實驗報告的前兩項，包括實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗計劃或者簡要的實驗步驟。（3）本次實驗時間較為緊張，請?zhí)崆八伎疾襟E2、步驟5和思考題4。（4）實驗報告采用統(tǒng)一格式手寫。 附錄一 CSY-2000A實驗臺上的溫度控制儀使用說明一、儀表面板說明如圖所示，儀表有兩個4位數(shù)碼顯示，上窗口為測量值PV，

6、儀表的下窗口為設(shè)定值SV或者輸出值MV。數(shù)碼顯示窗口下方有4個指示燈，從左到右依次為： 左1At自整定指示燈；左2ALM1第一報警輸出指示燈，左3ALM2第二報警輸出指示燈，左4控制輸出(加熱控制)指示燈，指示燈下方有4個可操作的按鍵，從左到右依次為：左1(SET)設(shè)定鍵，按下此鍵儀表的下窗口顯示為設(shè)定值SV，此時可設(shè)定SV；再按下此鍵下窗口顯示為輸出值MV；按住此鍵超過3秒進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)；要退出參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，同樣按SET鍵超過3秒。左2A/M（）手動控制模式和自動控制模式的換切鍵，手動控制模式時儀表的下窗口第一位指示H；參數(shù)設(shè)定時的移位鍵。左3減數(shù)鍵左4加數(shù)鍵。二、儀表接線說明如圖所示儀表

7、輸入端為（123）接收熱電阻或熱電偶的信號。輸出端為交流可調(diào)電壓（電壓幅值隨儀表輸出變化），以及風(fēng)扇源24V開關(guān)電壓（出現(xiàn)第一報警時有電壓，無報警時沒有電壓）。三、儀表參數(shù)說明進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)后，儀表參數(shù)按下表的順序依次出現(xiàn)。符 號名 稱設(shè) 定 范 圍說 明備 注ALI第一報警1999+9999風(fēng)扇冷卻設(shè)定溫度要實驗標(biāo)定的這點溫度AL-II第二報警無用(不作用)無關(guān)、不作用P比例帶全量程的0.1200%執(zhí)行PI、PD或PID時設(shè)定建議選擇AT定I積分時間03600s，設(shè)定為0時成PD控制設(shè)定合適的積分時間，以解除比例控制所發(fā)生之殘余偏差建議選擇AT定D微分時間03600s，設(shè)定為0時成PI控制

8、設(shè)定合適微分時間，以防止輸出的波動，提高控制穩(wěn)定性建議選擇AT定AT自整定ON：自整定作用OFF:自整定不作用自整定方式的選擇：開或關(guān)設(shè)置參數(shù)時必須OFF，溫度設(shè)置好后再ONT輸出控制周期1200sPID加熱控制輸出周期設(shè)定2-5S（選3S）db比例帶全量程的010%設(shè)定(加熱)比例帶與(制冷)比例帶之間控制動作不感帶，設(shè)定負(fù)數(shù)即成重疊0.0HY主輸出的滯后寬度1000 碼只有主控輸出為ON/OFF(位控)時才有無關(guān)、不作用HY-1第一報警輸出的回差1000 碼只有主控輸出為ON/OFF(位控)時才有無關(guān)、不作用HY-2第二報警輸出的回差1000 碼只有主控輸出為ON/OFF(位控)時才有無關(guān)

9、、不作用Pb過程值偏置 ±1000碼傳感器的測量值與此值相加作為PV值設(shè)定誤差的相反值，來消除誤差VSTP低PV值自整修正全量程的0.0100.0%自整定時用于減少溫度的過沖0FILT濾波系數(shù)0-1測量采樣的軟件濾波常數(shù)。常數(shù)大，測量值抗干擾能力強(qiáng)，但測量速度和系統(tǒng)響應(yīng)時間變慢數(shù)字顯示不穩(wěn)定設(shè)1Sn按信號而定Pt100Pt100Pt100P-SH高滿度顯示值設(shè)定按具體需要可設(shè)定輸入信號的高滿度顯示值，怕學(xué)生燙傷，最好設(shè)定在250以下250P-SL低滿度顯示值設(shè)定按具體需要可設(shè)定輸入信號的低滿度顯示值按需要設(shè)0.0也可OUTH允許調(diào)節(jié)輸出最大值0.0100.0%可實現(xiàn)輸出高限幅100.

10、0OUTL允許調(diào)節(jié)輸出最小值0.0099.9%可實現(xiàn)輸出低限位0.0ALP1第一報警輸出定義按具體需要0為定值報警 1為跟隨報警 設(shè)0ALP2第二報警輸出定義不用COOL正反作用選擇ON/OFFON正作用OFF反作用設(shè)OFFOP-A主控輸出方式按具體需要SSR驅(qū)動電平輸出和可控硅過零觸發(fā)脈沖輸出RLP繼電器輸出OnoF繼電器位式控制設(shè)SSR（ssr）OPPD開機(jī)輸出功率0.0100.0%首次上電后儀表的輸出功率0CF測量單位顯示-oF攝氏度或華氏度顯示選擇dp小數(shù)點ON/OFF顯示精度是否為0.1/ oFON熱電偶冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)脑砼c常用方法。2、

11、深入理解電橋自動補(bǔ)償法在熱電偶測溫中的應(yīng)用。3、深入理解熱電偶和熱電阻的測溫特性。二、實驗原理當(dāng)冷端溫度固定時，熱電偶測量所輸出的熱電勢與熱端溫度呈線性關(guān)系。如果冷端溫度保持在0，熱電偶的輸出電壓與溫度的關(guān)系符合分度表。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ㄓ校貉a(bǔ)償導(dǎo)線法，冰浴法，計算修正法和電橋自動補(bǔ)償法。三、實驗設(shè)備CSY-2000A實驗臺、溫度源、熱電偶（K型或E型）、Pt100熱電阻、萬用表、溫度傳感器實驗?zāi)０?、連接導(dǎo)線等。圖2-1 溫度傳感器實驗?zāi)０寰€路圖上圖為溫度傳感器實驗?zāi)０?，其中部分電阻阻值為R1=10K、R2=10、R3=100、R4=10K、RW1=10K、RW2=10K，設(shè)計中可選擇其搭建所需電橋。四、設(shè)計要求（1）利用所學(xué)知識和實驗室所能提供的設(shè)備，設(shè)計出兩種熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄆ渲斜仨氂须姌蜃詣友a(bǔ)償方法）并在實驗室加以實現(xiàn)。（2）對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄（只需測量三次熱點溫度），通過分析總結(jié)設(shè)計中存在的問題，并對設(shè)計水平加以評價。五、數(shù)據(jù)分析及思考（1）對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，討論各種補(bǔ)償方法的優(yōu)