溫度傳感器的溫度特性研究

PAGEPAGE5溫度傳感器的溫度特性研究實驗講義前言“溫度”是一個重要的熱學物理量，它不僅和我們的生活環(huán)境密切相關，在科研及生產(chǎn)過程中，溫度的變化對實驗及生產(chǎn)的結果也是至關重要的，所以溫度傳感器的應用更是十分廣泛的。【實驗目的】1．測量典型溫度傳感器的溫度特性。2．了解溫度傳感器的原理與應用，學會用溫度傳感器組裝數(shù)字式溫度測量儀表。3.用幾種常用的溫度傳感器組裝溫度測量儀表（顯示）與溫度控制裝置?！緦嶒瀮x器】型物理設計性（熱學）實驗裝置1套?！緦嶒炘怼繙囟葌鞲衅魇抢靡恍┙饘佟雽w等材料與溫度相關的特性制成的。本實驗將通過測量常用的溫度傳感器的特征物理量隨溫度的變化，來了解這些溫度傳感器的工作原理。電流型集成電路溫度傳感器（）：是一種電流型集成電路溫度傳感器。其輸出電流大小與溫度成正比。它的線性度極好，溫度傳感器的溫度適用范圍為，靈敏度為。它具有高準確度、動態(tài)電阻大、響應速度快、線性好、使用方便等特點。是一個二端器件，符號如圖1所示：圖1圖2等效于一個高阻抗的恒流源，其輸出阻抗，能大大減小因電源電壓變動而產(chǎn)生的測溫誤差。的工作電壓為，測溫范圍是。對應于熱力學溫度，每變化，輸出電流變化。其輸出電流與熱力學溫度嚴格成正比。其電流靈敏度表達式為：（7）式（7）中分別為波爾茲曼常數(shù)和電子電量，是內部集成化電阻。將代入（9）中得到（8）在時其輸出為(有幾種級別，一般準確度差異在)。因此，的輸出電流的微安數(shù)值就代表著被測溫度的熱力學溫度值（）。的電流-溫度（）特性曲線如圖2所示：其輸出電流表達式為：(9)式（9）中為靈敏度，為時輸出電流。如需顯示攝氏溫標則要加溫標轉換電路，其關系式為：(10)溫度傳感器其準確度在整個測溫范圍內，線性極好。利用的上述特性，在最簡單的應用中，用一個電源，一個電阻，一個數(shù)字式電壓表即可用于溫度的測量。由于以熱力學溫度定標，在攝氏溫標應用中，應該進行的轉換?！緦嶒瀮热荨?、電流型集成溫度傳感器（）溫度特性的測試：按圖3接線，在環(huán)境溫度高于攝氏零度時，先把溫度傳感器放入致冷井中，利用半導體致冷把溫度降到，并以此溫度作為起點進行測量，每隔測量一次，直到需要待測溫度高于環(huán)境溫度時，就把溫度傳感器轉移到加熱干井中，然后開啟加熱器，控溫系統(tǒng)每隔設置一次，待控溫穩(wěn)定后，測試電阻上電壓。操作方法同上。圖3提示：由于工作電源只能輪流對加熱井或致冷井服務，所以在使用熱電偶時，自由端的基準電壓需要另外采取一定措施，可參照以下方法：（1）用保溫瓶盛放冰水混合物作為自由端的基準溫度。（2）以室溫作為基準溫度，以作為溫度差，測量并計算溫差電動勢?！緦嶒灢襟E】1、按相應的實驗線路圖，在元件箱中選取合適的元器件；2、把元器件合理分布在九孔實驗板上，用導線或短路片連接成實際實驗線路；3、根據(jù)需要溫度,把溫度傳感器插入加熱井或致冷井；（在溫控儀內控時，必須把溫度控制儀的兩個插孔用導線短接，溫控儀才能正常工作）4、根據(jù)需要溫度,設置好加熱井或致冷井溫度；5、將不同溫度下測量到的傳感器的輸出數(shù)據(jù)逐一記錄到表格中，待數(shù)據(jù)處理?！緮?shù)據(jù)處理】處理實驗數(shù)據(jù)表1溫度特性測試數(shù)據(jù)表格序號12345678910110102030405060708090100為從電阻上測得電壓換算所得（，用最小二乘法進行直線擬合得：，?！咀⒁馐马棥?．溫控儀溫度穩(wěn)定地達到設定值所需要的時間較長，一般需要左右，務必耐心等待。2．為節(jié)省實驗時間，提高實驗效率，同學們可以合理安排實驗步驟。3.由于外部控制與內部控制是串聯(lián)的，所以外部控溫設置不能超過內部設置值,否則到達內部設置值后，外部設置將不能繼續(xù)執(zhí)行?！靖戒?】FB716-Ⅰ型物理設計性（熱學）實驗裝置使用說明書一般溫度傳感器實驗儀的功能都局限于通過實驗過程，測量并了解溫度傳感器的溫度特性，而對溫度傳感器的應用，往往只是一筆帶過。針對這一狀況，本公司開發(fā)的這款實驗裝置，除了可完成對多種溫度傳感器的溫度特性進行測試外，增加了多種最常用的溫度傳感器的實際應用的實驗功能，使學生在了解溫度傳感器特性的基礎上，通過組裝溫度測試儀表和溫度控制裝置，了解并掌握其實際應用的方法和技能，更大地提高學生的學習興趣，更有利于培養(yǎng)學生的實際動手能力。一、實驗裝置二、主要技術指標1．溫度控制儀： （1）輸入工作電源：；（2）輸出加熱井、致冷井工作電壓：；（3）加熱井溫控范圍：室溫，有強制風冷功能；（4）致冷井溫控范圍：室溫（室溫不高于）；（5）