盧原源-熱電阻實(shí)驗(yàn)

熱電阻實(shí)驗(yàn)1、鉑電阻有什么特性？2、為什么鉑被公認(rèn)為是目前制造熱電阻的最好材料？2/3/20231第四章非電量的電測技術(shù)1．整理（SEIRI）——將工作場所的任何物品區(qū)分為有必要和沒有必要的，除了有必要的留下來，其他的都消除掉。目的：騰出空間，空間活用，防止誤用，塑造清爽的工作場所。2．整頓（SEITON）——把留下來的必要用的物品依規(guī)定位置擺放，并放置整齊加以標(biāo)示。目的：工作場所一目了然，消除尋找物品的時間，整整齊齊的工作環(huán)境，消除過多的積壓物品。3．清掃（SEISO）——將工作場所內(nèi)看得見與看不見的地方清掃干凈，保持工作場所干凈、亮麗的環(huán)境。目的：穩(wěn)定品質(zhì)，減少工業(yè)傷害。4．清潔（SEIKETSU）——維持上面3S成果。5．素養(yǎng)（SHITSUKE）——每位成員養(yǎng)成良好的習(xí)慣，并遵守規(guī)則做事，培養(yǎng)積極主動的精神（也稱習(xí)慣性）。目的：培養(yǎng)有好習(xí)慣，遵守規(guī)則的氣氛，營造團(tuán)隊(duì)精神。6．安全（SECURITY）——重視全員安全教育，每時每刻都有安全第一觀念，防范于未然。目的：建立起安全生產(chǎn)的環(huán)境，所有的工作應(yīng)建立在安全的前提下。實(shí)驗(yàn)室6S制度2/3/20232第四章非電量的電測技術(shù)實(shí)驗(yàn)溫度傳感器——鉑熱電阻

實(shí)驗(yàn)原理：

pt100鉑熱電阻的電阻值在0℃時為100Ω，測溫范圍一般為-200~650℃，鉑熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似線性，當(dāng)溫度在0℃≤T≤650℃時，RT=R0（1+AT+BT2）式中RT——鉑熱電阻T℃時的電阻值

RO——鉑熱電阻在0℃時的電阻值

A——系數(shù)（=3.96847×10-31/℃）

B——系數(shù)（＝-5.847×10-71/℃2）將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時電橋失衡便可測得相應(yīng)電路的輸出電壓變化值。實(shí)驗(yàn)所需部件：鉑熱電阻（Pt100）、加熱爐、溫控器、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、數(shù)字電壓表、水銀溫度計(jì)或半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)（自備）

實(shí)驗(yàn)步驟：1、觀察已置于加熱爐頂部的鉑熱電阻，連接主機(jī)與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源線及傳感器與模塊處理電路接口，鉑熱電阻電路輸出端VO接電壓表，溫度計(jì)置于熱電阻旁感受相同的溫度。2、開啟主機(jī)電源，調(diào)節(jié)鉑熱電阻電路調(diào)零旋鈕，使輸出電壓為零，電路增益適中，由于鉑電阻通過電流時產(chǎn)生自熱其電阻值要發(fā)生變化，因此電路有一個穩(wěn)定過程。3、開啟加熱爐，設(shè)定加熱爐溫度為≤100℃，觀察隨爐溫上升鉑電阻的阻值變化及輸出電壓變化，（實(shí)驗(yàn)時主機(jī)溫度表上顯示的溫度值是加熱爐的爐內(nèi)溫度，并非是加熱爐頂端傳感器感受到的溫度）。2/3/20233第四章非電量的電測技術(shù)并記錄數(shù)據(jù)填入下表：做出V-T曲線，觀察其工作線性范圍。注意事項(xiàng)：加熱器溫度一定不能過高，以免損壞傳感器的包

℃Uo2/3/20234第四章非電量的電測技術(shù)熱電阻傳感器

熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。2/3/20235第四章非電量的電測技術(shù)熱電阻分類

按材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類，前者簡稱熱電阻，后者簡稱熱敏電阻。按結(jié)構(gòu)分，普通型熱電阻、鍇裝熱電阻、薄膜熱電阻按用途分，工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻2/3/20236第四章非電量的電測技術(shù)工作原理溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484。2/3/20237第四章非電量的電測技術(shù)一、金屬熱電阻及其特性熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。1、鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出－輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系：A、B、C——常數(shù)鉑電阻制成的溫度計(jì)，除作溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時，均采用銅電阻。2/3/20238第四章非電量的電測技術(shù)2、銅電阻銅在-50～150℃范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出－輸入特性接近線性，價格低廉。銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系：式中A、B、C—常量當(dāng)溫度高于100℃時易被氧化，因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。2/3/20239第四章非電量的電測技術(shù)3、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應(yīng)用較少：鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但是熱穩(wěn)定性較差。2/3/202310第四章非電量的電測技術(shù)3、其他熱電阻鎳使用溫度范圍是-50～100℃和-50～150℃。但目前應(yīng)用較少：鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。（我國定為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻）銦電阻適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。錳電阻適宜在-271～-210℃溫度范圍內(nèi)使用，靈敏度高，但是質(zhì)脆易損壞。碳電阻適宜在-273～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價格低廉，操作簡便，但是熱穩(wěn)定性較差。2/3/202311第四章非電量的電測技術(shù)熱電阻的結(jié)構(gòu)比較簡單，一般將電阻絲統(tǒng)在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過固定，外面再加上保護(hù)套管。但骨架性能的好壞，影響其測量精度、體積大小和使用壽命。下面是關(guān)于熱電阻的結(jié)構(gòu)、類型的簡單了解2/3/202312第四章非電量的電測技術(shù)感溫元件結(jié)構(gòu)普通（裝配式）鉑電阻2/3/202313第四章非電量的電測技術(shù)鎧裝式鉑電阻比裝配式鉑電阻直徑小，易彎曲，抗震性好，適宜安裝在裝配式鉑電阻無法安裝的場合。鎧裝式鉑電阻外保護(hù)套管采用不銹鋼，內(nèi)充滿高密度氧化物絕緣體，因此，它具有很強(qiáng)的抗污染性能和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，適合安裝在環(huán)境惡劣的場合?？芍苯佑勉~導(dǎo)線和二次儀表相連接使用。由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器、掃描器、數(shù)據(jù)記錄儀以及計(jì)算機(jī)提供準(zhǔn)確的溫度變化信號。鎧裝式鉑電阻2/3/202314第四章非電量的電測技術(shù)薄膜鉑熱電阻元件，把金屬鉑研制成粉漿，采用先進(jìn)的激光噴濺薄膜技術(shù)，及光刻法和干燥蝕刻法把鉑附著在陶瓷基片上形成膜，引線經(jīng)過激光調(diào)阻制成。鉑金屬的長期穩(wěn)定性、可重復(fù)操作性、快速響應(yīng)及較寬的工作