热学设计性实验.docVIP

PAGE PAGE 17 热学设计性实验之一 用直流电桥法测量Pt100金属电阻的温度特性 “温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的，所以温度传感器的应用更是十分广泛的。 【实验目的】 1.学会用直流电桥法测量热电阻； 2. 测量PT100电阻的温度特性； 3.了解温度传感器的原理和应用。 【实验仪器】 型物理设计性（热学）实验装置1套。 【实验原理】 1．铂电阻温度传感器： 铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。铂的物理性质、化学性质都非常稳定，抗氧化能力强，复制性好，容易批量生产，而且电阻率较高。因此铂电阻大多用于工业检测中的精密测温和作为温度标准。显著的缺点是高质量的铂电阻价格十分昂贵，并且温度系数偏小，由于其对磁场的敏感性，所以会受电磁场的干扰。按标准，铂电阻的测温范围为。每百度电阻比，当时，称为铂电阻，时，称为铂电阻。其允许的不确定度级为：。级为：。铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度之间时，其关系式为： （1） 当温度在之间时关系式为： （2） （1）、（2）式中分别为铂电阻在温度时的电阻值，为温度系数，对于常用的工业铂电阻： 在范围内的表达式可近似线性为： （3） 式中温度系数，近似为，铂电阻的阻值， 其时，；而时。 【实验内容】 （1）按图连接好实验线路。图中R1和R2都为10KΩ的电阻，R3为电阻箱， EQ \o\ac(○,mV) 为温度控制仪上的毫伏表。用直流稳压、恒流电源给电路提供3V的电压。 （2）用导线连接温度控制仪的内、外控的插孔。 （3）在环境温度高于摄氏度零时，先将温度控制仪的温度设置为0℃，并将温度控制旋钮旋至“致冷”，然后把温度传感器Pt100放入致冷井中，直至其温度降到0℃，调节电阻箱使输出电压为零，使电桥平衡，记录此时的R3的值。接下来，每隔10℃，调节电阻箱使输出电压为零，使电桥平衡，记录当时的R3的值，直到待测温度高于环境温度后，把温度传感器转移到加热干井中，然后开启加热器（将温度控制旋钮旋至“加热”），控温系统每隔10℃设置一次，待控温稳定2min后，调节电阻箱，记录电桥平衡时的R3的值。一直测到加热井的温度设置为100℃。 以上结果均记录在表一中。 【注意事项】 1．温控仪温度稳定地达到设定值所需要的时间较长，一般需要左右，务必耐心等待。 2．电路连接好后，一定要先仔细检查再通电。 【数据记录与处理】 表一 温度特性测试数据表格 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 画出温度特性曲线图。 计算（3）式中的A值。 【附录一】 FB716-Ⅰ型物理设计性（热学）实验装置使用说明书 一般温度传感器实验仪的功能都局限于通过实验过程，测量并了解温度传感器的温度特性，而对温度传感器的应用，往往只是一笔带过。针对这一状况，本公司开发的该款实验装置，除了可完成对多种温度传感器的温度特性进行测试外，增加了多种最常用的温度传感器的实际应用的实验功能，使学生在了解温度传感器特性的基础上，通过组装温度测试仪表和温度控制装置，了解并掌握其实际应用的方法和技能，更大地提高学生的学习兴趣，更有利于培养学生的实际动手能力。 一、实验装置 二、主要技术指标 1．温度控制仪： （1）输入工作电源：； （2）输出加热井、致冷井工作电压：； （3）加热井温控范围：室温，有强制风冷功能； （4）致冷井温控范围：室温（室温不高于）； （5）可进行外部温度控制（仅适用于加热井控制）； （6）四位半数字电压表量程可切换： ① 档 ，分辨率；（最大可测） ② 档 ，分辨率；（最大可测） 2．九孔实验板：； 3．温度传感器： （1）铂电阻温度传感器； （2）铜电阻温度传感器； （3）结温度传感器； （4）电压型温度传感器； （5）集成电路型温度传感器； （6）正温度系数热敏电阻温度传感器； （7）负温度系数热敏电阻温度传感器； （8）铜-康铜热电偶温度传感器。 4．运算放大器等元器件一批。 5．工作电源（用户选购）。 三、实验装置的使用 1. 测量各种温度传感器的温度特性： （1）按相应的实验线路图，在元件箱中选取合适的元器件； （2）把元器件合理分布在九孔实验板上，用导线或短路片连接成实际实验线路； （3）根据需要温度,把温度传感器插入加热井或致冷井；（在温控仪内控时，必须把温度控制仪的两个插孔用导线短接，温控仪才能正常工作） （4）根据需要温度,设置好加