【正文】 教學(xué)方法 5 分鐘 73 分鐘 10 分鐘 導(dǎo)入 測量溫度的傳感器的種類，本次課程要求。 新課講授 熱電偶的基本定律 1．中間導(dǎo) 體定律 2．中間溫度定律 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類 1．熱電偶材料 2．熱電偶結(jié)構(gòu) 熱電偶的冷端補(bǔ)償 1．補(bǔ)償導(dǎo)線法 2．計算修正法 3．顯示儀表機(jī)械零位調(diào)整法 4．補(bǔ)償電橋法 5．冰浴法 任務(wù)與實施 小結(jié) 熱電偶的熱電效應(yīng) 講授 演示 . . 2 分鐘 中間導(dǎo)體定律 中間溫度定律 熱電偶的冷端補(bǔ)償 布置作業(yè) 2 23 教學(xué)后記 熱電偶基本定律的應(yīng)用較難和抽象，結(jié)合實驗可增強(qiáng)學(xué)生對其的理解。 . . 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 3（ 2） 課題 名稱 實驗 1 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償 授課班級 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 9 月 20 日 9 月 21 日 9 月 21 日 授課類型 理論 授課時數(shù) 2 授課地點 傳感器實驗室 教學(xué)目標(biāo) 掌握熱電偶測溫原理，理解熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)囊饬x及措施 教學(xué)重點 電橋法冷端溫度補(bǔ)償原理 教學(xué)難點 電橋法冷端溫度補(bǔ)償原理 教學(xué)資源 K、 E 型熱電偶、溫度傳感器實訓(xùn)模塊等 作業(yè) 實驗報告 時間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 5 分鐘 10 分鐘 73 分鐘 實驗?zāi)康? 掌握熱電偶測溫原理及冷端溫度補(bǔ)償?shù)囊饬x和措施 實驗原理 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆? 法有：計算修正法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、 顯示儀表機(jī)械零位調(diào)整法、補(bǔ)償 電橋法和冰浴法。電橋自動補(bǔ)償 法是在熱電偶和測溫儀表之間接 入一個直流電橋，稱冷端溫度補(bǔ) 償器，如圖 1 所示，補(bǔ)償電橋在 0℃時達(dá)到平衡（或 20℃平衡）。 當(dāng)熱電偶自由端溫度升高時，熱電偶回路電勢 abU 下降，由于補(bǔ)償器中， PN 呈負(fù)溫度系數(shù)，其正向壓降隨溫度升高而下降，促使 abU 上升，其值正好補(bǔ)償熱電偶因自由端溫度升高而降低的電勢，達(dá)到補(bǔ)償目的。 實驗方法及步驟 ，將溫度傳感器 PT100 接入“ PT100 輸入”（同色的兩根接線端接藍(lán)色插座，另一根接黑色 . . 2 分鐘 插座），打開實訓(xùn)臺總電源。并記下此時的實訓(xùn)室溫度 2T 。 50℃，在另一個溫度傳感器插孔中插入 K型熱電偶。 V15? 直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實訓(xùn)模塊中。溫度傳感器實訓(xùn)模塊的輸出 2oU 接主控臺直流電壓表。將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端 iU 短接，調(diào)節(jié) 3wR 到最大位置，再調(diào)節(jié)電位器 4wR 使直流電壓表顯示為零。 ，按圖 2 接線，并將 K 型熱電偶的兩個引線分別接入模塊 ab 兩端（紅接 a，藍(lán)接 b）；調(diào)節(jié) 1wR 使溫度傳感器輸出 2oU 電壓值為 2AE （ A 為差動放大器的放大倍數(shù)， 2E 為 K型熱電偶 50℃時對應(yīng)輸出的電勢）。 ，每隔 5℃記下 2oU 的輸出值，直到溫度升至 120℃，并將實驗結(jié)果填入下表中。 實驗數(shù)據(jù)記錄表 )(CT? (V)2oU . . 實驗設(shè)備 智能調(diào)節(jié)儀、 PT100、 K 型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實訓(xùn)模塊 實驗報告要求 根據(jù)上表的實驗數(shù)據(jù)，作出 TUo ?2 曲線，并與分度表進(jìn)行 比較，分析電橋自動補(bǔ)償法的補(bǔ)償效果。 教學(xué)后記 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 4（ 1） . . 課題名稱 項目 2 溫度測量 任務(wù) 2 熱電阻傳感器測量溫度 授課班級 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 9 月 25 日 9 月 26 日 9 月 26 日 授課類型 理論 授課時數(shù) 2 授課地點 教二 20教一 30教四 10教一 209 教學(xué)目標(biāo) 能熟練使用熱電阻傳感器進(jìn)行溫度測量 教學(xué)重點 掌握常用鉑、銅熱電阻的特性和熱電阻傳感器的三線制接法 熟悉半導(dǎo)體熱敏電阻的特性及典型應(yīng)用 教學(xué)難點 鉑、銅熱電阻的特性和熱電阻傳感器的三線制接法 教學(xué)資源 PPT 課件 作業(yè) 3 3 36 時間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 10 分鐘 68 分鐘 導(dǎo)入 知識回顧：熱電偶構(gòu)成原理、基本定律、冷端溫度補(bǔ)償。 新課講授 項目 2 溫度測量 任務(wù) 2 熱電阻傳感器測量溫度 知識鏈接 利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來測量溫度的感溫元件叫熱電阻。 測量范圍： ?200～ 500℃范圍。擴(kuò)展到 1～ 5K（ ） ℃的超低溫領(lǐng)域，在 1 000～ 1 200℃溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。 金屬熱電阻 鉑熱電阻 銅熱電阻 其他熱電阻 （ 1）銦電阻；（ 2）錳電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻 討論法 講授法 演示法 . . 10 分鐘 2 分鐘 NTC 熱敏電阻 PTC 熱敏電阻 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)外形與符號 【任務(wù)】 將現(xiàn)場熱電阻測量的溫度信號引到控制室，你會采用哪種方案？為什么？熱電阻怎樣校驗？溫度傳感器安裝使用時應(yīng)注意哪些問題？ 【實施方案】 通常熱電阻安裝的位置與測試儀表之間有一定距離，且連接長導(dǎo)線的電阻在環(huán)境溫度變化時也要發(fā)生變化。按圖（ a）所示接線，現(xiàn)場的熱電阻采用二線制，導(dǎo)線電阻與熱電阻 Rt 串聯(lián)后作為測量電橋的一個橋臂，會造成較大的測量誤差。為克服此種誤差，熱電阻連接時可采用三線制或四線制，見圖（ b）和（ c） 小結(jié) 熱電阻傳感器測溫原理 熱電阻結(jié)構(gòu)及分類 熱電阻傳感器測溫轉(zhuǎn)換電路及特點 作業(yè) 2 2 25 教學(xué)后記 熱電阻傳感器測溫電路的四線制接線為難點，學(xué)生理解較難。 . . 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 4（ 2） 課題名稱 實驗 2 鉑電阻溫度特性測試 授課班級 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 9 月 27 日 9 月 28 日 9 月 28 日 授課類型 理論 授課時數(shù) 2 授課地點 傳感器實驗室 教學(xué)目標(biāo) 測試鉑電阻溫度特性 教學(xué)重點 金屬鉑電阻溫度特性的測試 教學(xué)難點 無 教學(xué)資源 傳感器系統(tǒng)綜合實訓(xùn)裝置 作業(yè) 實驗報告 時間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 5 分鐘 73 分鐘 實驗?zāi)康? 加深對熱 電阻傳感器原理特性的理解；測試金屬鉑電阻的溫度特性。 實驗原理 直流電橋法測量熱電阻溫度特性 直流平衡電橋（惠斯通電橋）的電路如圖 1 所示， 圖 1 把四個電阻 R1,R2,R3,Rt 連成一個四邊形回路 ABCD,每條邊稱作電橋的一個“橋臂”在四邊形的一組對角接點 A、 C 之間連入直流電源 E，在另一組對角接點 B、 D 之間連入平衡指示儀表， B、 D兩點的對角線形成一條“橋路”，它的作用是將橋路兩個端 點電位進(jìn)行比較，當(dāng) B、 D 兩點電位相等時，橋路中無電流通過，指示器示值 為零，電橋達(dá)到平衡。指示器指零，有 UAB=UAD,UBC=UDC,電橋平衡，電流 Ig=0,流過電阻 R R3的電流相等，即 I1=I3,同理 I2=IRt, 講授 演示 . . 因此 311322ttRRRRRR R R? ? ? （ 1） 若 12RR? ，則有： 3tRR? 鉑電阻溫 度 傳 感器 Pt100 鉑電阻 是一種利用 鉑金屬導(dǎo) 體 電阻隨溫 度 變 化的特性制成 的 溫 度 傳 感器。 鉑 的物理、化 學(xué) 性能極 穩(wěn) 定，抗氧化能力 強(qiáng) ，復(fù)制性好，易 工業(yè) 化生 產(chǎn) ， 電阻 率 較 高。因此 鉑電阻 大多用于 工業(yè)檢測 中的精密 測溫 和 溫 度 標(biāo) 準(zhǔn)。缺 點 是高 質(zhì) 量的 鉑電阻 （高 級別 ）價格十分昂 貴，溫 度系 數(shù) 偏小，受磁 場 影 響較 大。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)， 鉑電阻的測溫 范 圍為 200—— 650℃。百度 電阻 比 W（ 100）= 時 Ro 為 100Ω或 10Ω時。 稱為 Pt100 鉑電阻 或 Pt10 鉑電阻 。其 允許 的不確定度 A 級為： 177。（ ℃ +|t|）。 B 級為：177。（ ℃ +|t|）。 鉑電阻 的阻值與 溫 度 之間 的 關(guān) 系 ,當(dāng)溫 度 t 在200～ 0℃ 之間時 ，其關(guān)系式為： 230 1 ( 1 0 0 )tR R A t B t C t C t??? ? ? ? ? ??? （ 2） 當(dāng)溫度在 0～ 650℃之間時關(guān)系式為： 20 (1 )tR R At Bt? ? ? （ 3） （ 3）、（ 4）式中 Rt、 R0 分 別為鉑電阻 在 溫 度 t、 0℃ 時 的 電阻值， A,B,C 為溫 度系 數(shù) ， 對 于常用的 工業(yè)鉑電阻 ： 3 7 2 1 2 33 . 9 0 8 0 2 1 0 / , 5 . 8 0 1 9 5 1 0 / , 4 . 2 7 3 5 0 1 0 /A C B C C C? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?在 0～ 100℃范圍內(nèi) Rt 的表達(dá)式可近似線性為： 01(1 )tR R At?? （ 4） （ 5）式中 A1 溫度系數(shù)，近似為 10ˉ179。 /℃， Pt100 鉑電阻 的阻值， 其 0℃時 Rt =100Ω 。而 100℃時 Rt =。 實驗方法及步驟 插上橋路電源（ +2V）， 將 控溫傳感器 Pt100 鉑 電阻 (A 級 )，插入干井爐中心井，另一只待測試的 Pt100 鉑 電阻插入另一井，從室 溫 起 開始 測試，然后開啟加熱器，每隔 5℃ 控 溫系統(tǒng)設(shè) 置一次，控 溫穩(wěn) 定 2min 后， 調(diào) 整電阻箱 R3 使 輸 出 電壓為 零 ， 電橋平衡， 則 按式（ 1）測量、計算待測 Pt100 鉑 電阻的阻值 （ R1,R2 用金 屬膜 精密 電阻 ,R3 用精密 電阻 箱）。 實驗數(shù)據(jù)表 序號 1 2 3 4 5 6 t（℃） 室溫 30 35 40 45 50 Rx（Ω） 30 Rt（Ω） 50 . . 2 分鐘 將測量數(shù)據(jù)用最小二乘法直線擬合，求出結(jié)果。 溫度系數(shù) A= ，相關(guān)系數(shù) r= 實驗設(shè)備 溫 度 傳 感器 溫 度特性 實驗儀 一臺 十進(jìn)制電阻箱一個 作業(yè)布置 實驗報告 教學(xué)后記 . . 課程名稱 傳感器 與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 5（ 1） 課題名稱 項目 2 溫度測量 任務(wù) 3 紅外傳感器測量溫度 授課班級 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 10 月 2