【正文】 t100鉑電阻或Cu50銅電阻)。具體接線參照具體實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)步驟用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)出Pt100三根線中其中短接的二根線(同種顏色的線)設(shè)為2，另一根設(shè)為3，并測(cè)出它在室溫時(shí)的大致電阻值。在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源都關(guān)閉的狀態(tài)下，再根據(jù)圖18示意圖接線，溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯校?、?Ｒt)兩端接傳感器，這樣傳感器(Rt)與RRRwR4組成直流電橋，是一種單臂電橋工作形式。圖18 Pt100鉑電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖放大器調(diào)零：將圖18中的溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓姆糯笃鞯膬奢斎攵艘€(一根傳感器引線、另一根橋路輸出即Rw1活動(dòng)觸點(diǎn)輸出)暫時(shí)不要引入，而用導(dǎo)線直接將放大器的兩輸入端相連(短接)；將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)切換開(kāi)關(guān)打到2Ｖ檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2(逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底)增益電位器，使放大器增益最?。辉僬{(diào)節(jié)RW3(調(diào)零電位器)使主機(jī)箱的電壓表顯示為０。關(guān)閉主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯蟹糯笃鞯妮斎攵艘€按圖18連接，檢查接線無(wú)誤后，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)。將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(2—24V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24Ｖ)，合上溫度源電源開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)，將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)開(kāi)關(guān)按到內(nèi)(溫度)位置；在常溫基礎(chǔ)上，可按Δt=5℃增加溫度并且小于160℃范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)十七，重復(fù)9步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表18。表18鉑電阻溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) t(℃)V(mv)根據(jù)表18數(shù)據(jù)值畫出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算其非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。實(shí)驗(yàn)十九 銅熱電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忏~電阻測(cè)溫原理與應(yīng)用。二、基本原理：銅電阻測(cè)溫原理與鉑電阻一樣，利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性。常用銅電阻Cu50在50－+150℃以內(nèi)，電阻Rt與溫度t的關(guān)系為： Rt=Ro(1+αt) 式中：Ro系溫度為0℃時(shí)的電阻值(Cu50在0℃時(shí)的電阻值為Ro＝50?)。α是電阻溫度系數(shù)，α＝～10－3／℃。，再用樹(shù)脂保護(hù)。銅電阻的優(yōu)點(diǎn)是線性好、價(jià)格低、α值大，但易氧化，氧化后線性度變差。所以銅電阻檢測(cè)較低的溫。銅電阻與鉑電阻測(cè)溫接線方法相同，一般也是三線制。 三、需用器件與單元：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度控制傳感器)、Cu50熱電阻(實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、萬(wàn)用表(自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：圖19 Cu50銅電阻測(cè)溫特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖將實(shí)驗(yàn)十八中實(shí)驗(yàn)溫度傳感器Pt100鉑電阻換成Cu50銅電阻，在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓臉蚵冯娮鑂3兩端并聯(lián)一根100 ?的專用連線，實(shí)驗(yàn)溫度范圍為室溫～120℃。具體實(shí)驗(yàn)接線按圖19，實(shí)驗(yàn)方法和步驟與實(shí)驗(yàn)十八完全相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。實(shí)驗(yàn)二十 K熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)溫原理及方法和應(yīng)用。二、基本原理：熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)。將A和B二種不同的導(dǎo)體首尾相連組成閉合回路，如果二連接點(diǎn)溫度(T，T0)不同，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將A和B二種不同的金屬材料一端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場(chǎng)的T端稱為工作端或測(cè)量端，也稱熱端；未焊接的一端(接引線)處在溫度T0稱為自由端或參考端，也稱冷端。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)愈大；溫差為０時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為０；因此，可以用測(cè)熱電動(dòng)勢(shì)大小衡量溫度的大小。國(guó)際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號(hào)，如常用的Ｋ(鎳鉻鎳硅或鎳鋁)、Ｅ(鎳鉻康銅)、Ｔ(銅康銅)等等，并且有相應(yīng)的分度(見(jiàn)附錄)表即參考端溫度為０℃時(shí)的測(cè)量端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；可以通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度源溫度控制傳感器)、Ｋ熱電偶(溫度特性實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、?yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?代mV發(fā)生器)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：熱電偶使用說(shuō)明：熱電偶由Ａ、Ｂ熱電極材料及直徑(偶絲直徑)決定其測(cè)溫范圍，如Ｋ(鎳鉻鎳硅或鎳鋁)熱電偶，～1200℃，測(cè)溫范圍０～800℃；Ｅ(鎳鉻康銅)， ～+750℃，測(cè)溫范圍200～+350℃。由于溫度源溫度＜200℃，所以，所有熱電偶實(shí)際測(cè)溫范圍＜200℃。從熱電偶的測(cè)溫原理可知，熱電偶測(cè)量的是測(cè)量端與參考端之間的溫度差，必須保證參考端溫度為０℃時(shí)才能正確測(cè)量測(cè)量端的溫度，否則存在著參考端所處環(huán)境溫度值誤差。熱電偶的分度表(見(jiàn)附錄)是定義在熱電偶的參考端(冷端)為０℃時(shí)熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶測(cè)量端(熱端)溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。熱電偶測(cè)溫時(shí)要對(duì)參考端(冷端)進(jìn)行修正(補(bǔ)償)，計(jì)算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0)式中：E(t,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為ｔ，參考端溫度為t0=０℃時(shí)的熱電勢(shì)值； E(t,t0＇)—熱電偶測(cè)量溫度ｔ，參考端溫度為t0＇不等于０℃時(shí)的熱電勢(shì)值； E(t0＇,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為t0＇，參考端溫度為t0=０℃時(shí)的熱電勢(shì)值。 例：用一支分度號(hào)為Ｋ(鎳鉻鎳硅)熱電偶測(cè)量溫度源的溫度，工作時(shí)的參考端溫度(室溫)t0＇=20℃，而測(cè)得熱電偶輸出的熱電勢(shì)(經(jīng)過(guò)放大器放大的信號(hào)，假設(shè)放大器的增益ｋ=10)，則E(t,t0＇)=，那么熱電偶測(cè)得溫度源的溫度是多少呢? 解：由附錄Ｋ熱電偶分度表查得： E(t0＇,t0)=E(20,0)=已測(cè)得 E(t,t0＇)=故 E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0)= +=熱電偶測(cè)量溫度源的溫度可以從分度表中查出，℃。 在主機(jī)箱總電源、調(diào)節(jié)儀電源、溫度源電源關(guān)閉的狀態(tài)下，按圖20示意圖接線。圖20 K熱電偶溫度特性實(shí)驗(yàn)接線示意圖調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯脑鲆妫?30倍：在圖20中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鞯亩斎攵艘€暫時(shí)不要接入。拿出應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?實(shí)驗(yàn)一的模板)，將應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鬏斎攵讼噙B(短接)，應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系?77。15Ｖ電源插孔與主機(jī)箱的177。15Ｖ電源相應(yīng)連接，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)(調(diào)節(jié)儀電源和溫度源電源關(guān)閉)后調(diào)節(jié)應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系碾娢黄鱎 W4(調(diào)零電位器)使放大器輸出一個(gè)較大的ｍV信號(hào)，如20mV(可用電壓表2V檔測(cè)量)，再將這個(gè)20mV信號(hào)(Vi)輸給圖20中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓姆糯笃鬏斎攵耍▎味溯斎耄荷隙私觤V，下端接⊥）；用電壓表(2V檔)監(jiān)測(cè)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腣o1，調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2增益電位器，使放大器輸出Vo1=60OmV，則放大器的增益Ｋ= Vo1／Vi=600/20=30倍。注意：增益Ｋ調(diào)節(jié)好后，千萬(wàn)不要觸碰RW2增益電位器。關(guān)閉主機(jī)箱電源，拆去應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹謴?fù)圖20接線。測(cè)量熱電偶冷端溫度并進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償：在溫度源電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉(Ｏ為關(guān)，為開(kāi))狀態(tài)下，合上主機(jī)箱和調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)并將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)開(kāi)關(guān)按到內(nèi)(溫度)位置，記錄調(diào)節(jié)儀PV窗的顯示值(實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫)即為熱電偶冷端溫度t0＇(工作時(shí)的參考端溫度)；根據(jù)熱電偶冷端溫度t0＇查附錄K熱電偶分度表得到E(t0＇,t0)，再根據(jù)E(t0＇,t0) 進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W3(電平移動(dòng))使Vo2= E(t0＇,t0)*Ｋ= E(t0＇,t0)*30(用電壓表2V檔監(jiān)測(cè)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腣o2)。將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(2—24V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24Ｖ)，合上溫度源電源開(kāi)關(guān)，在室溫基礎(chǔ)上，可按Δt=5℃增加溫度并且小于160℃范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)十七，重復(fù)9步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表20。表20 Ｋ熱電偶熱電勢(shì)(經(jīng)過(guò)放大器放大后的熱電勢(shì))與溫度數(shù)據(jù)t(℃)V(mv)根據(jù)表20數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。注：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)V(mv)/k(增益)= E(t,t0)。 實(shí)驗(yàn)二十一 K熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕祭涠藴囟妊a(bǔ)償?shù)脑砼c方法。二、基本原理：熱電偶測(cè)溫時(shí)，它的冷端往往處于溫度變化的環(huán)境中，而它測(cè)量的是熱端與冷端之間的溫度差，由此要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ㄓ校河?jì)算法、冰水法(0℃)、恒溫槽法和電橋自動(dòng)補(bǔ)償法等。實(shí)際檢測(cè)時(shí)是在熱電偶和放大電路之間接入一個(gè)其中一個(gè)橋臂是PN結(jié)二極管(或Cu電阻)組成的直流電橋，這個(gè)直流電橋稱冷端溫度補(bǔ)償器，電橋在0℃時(shí)達(dá)到平衡（亦有20℃平衡）。當(dāng)熱電偶冷端溫度升高時(shí)（＞0℃）熱電偶回路電勢(shì)Uab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Uab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(shì)，達(dá)到補(bǔ)償目的。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、溫度源、Pt100熱電阻(溫度源溫度控制傳感器)、Ｋ熱電偶(溫度特性實(shí)驗(yàn)傳感器)、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、冷端溫度補(bǔ)償器、專用直流電源＋5V。四、實(shí)驗(yàn)步驟：熱電偶冷端(參考端)補(bǔ)償說(shuō)明：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償可用實(shí)驗(yàn)二十中熱電偶使用說(shuō)明的公式法補(bǔ)償，也可用本實(shí)驗(yàn)的冷端溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器是用來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶測(cè)量值因冷端溫度變化而變化的一種裝置。冷端溫度補(bǔ)償器實(shí)質(zhì)上就是產(chǎn)生一個(gè)直流信號(hào)的毫伏發(fā)生器，當(dāng)它串接在熱電偶測(cè)量線路中測(cè)量時(shí)，就可以使讀數(shù)得到自動(dòng)補(bǔ)償。冷端補(bǔ)償器的直流信號(hào)應(yīng)隨冷端溫度的變化而變化，并且要求補(bǔ)償器在補(bǔ)償?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，直流信號(hào)和冷端溫度的關(guān)系應(yīng)與配用的熱電偶之熱電特性一致，即不同分度號(hào)的熱電偶配相應(yīng)的冷端補(bǔ)償器。本實(shí)驗(yàn)為Ｋ分度熱電偶，相應(yīng)的冷端補(bǔ)償器及原理圖參見(jiàn)圖21。冷端補(bǔ)償器外形為一個(gè)小方盒，有4個(gè)引線端子，3接+5V專用電源，1輸出經(jīng)室溫(冷端溫度)補(bǔ)償后的熱電勢(shì)信號(hào)；它的內(nèi)部是一個(gè)不平衡電橋(見(jiàn)圖21原理圖)，通過(guò)調(diào)節(jié)Rw使橋路輸出室溫(冷端溫度)時(shí)的熱電勢(shì)值，利用二極管的PN結(jié)特性自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度的變化。圖21 K熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)接線示意圖按圖21示意接線。將冷端補(bǔ)償器的專用電源插頭插到主機(jī)箱側(cè)面的交流220Ｖ插座上。放大器調(diào)零：在圖21中溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯亩斎攵艘€暫時(shí)不要接入，而用導(dǎo)線直接將放大器的二輸入端相連(短接)；將主機(jī)箱上的電壓表量程(顯示選擇)切換開(kāi)關(guān)打到2Ｖ檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)(調(diào)節(jié)儀電源和溫度源電源關(guān)閉)，調(diào)節(jié)溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械腞W2(順時(shí)針轉(zhuǎn)到底)增益電位器，使放大器增益最大；再調(diào)節(jié)RW3(調(diào)零電位器)使主機(jī)箱的電壓表顯示為０。將主機(jī)箱上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(2—24V)順時(shí)針轉(zhuǎn)到底(24Ｖ)，拆去溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯亩斎攵说亩探泳€，恢復(fù)圖21的接接線，合上溫度源和調(diào)節(jié)儀電源開(kāi)關(guān)，將調(diào)節(jié)儀控制方式(控制對(duì)象)按到內(nèi)(溫度)位置；在常溫基礎(chǔ)上，可按Δt=5℃增加溫度并且小于160℃范圍內(nèi)設(shè)定溫度源溫度值(設(shè)定方法參閱實(shí)驗(yàn)十七，重復(fù)9步驟)，待溫度源溫度動(dòng)態(tài)平衡時(shí)讀取主機(jī)箱電壓表的顯示值并填入表21。表21 Ｋ熱電偶經(jīng)過(guò)冷端溫度補(bǔ)償放大器放大后的熱電勢(shì)與溫度數(shù)據(jù)t(℃)V(mv)根據(jù)表21數(shù)據(jù)畫出實(shí)驗(yàn)曲線并計(jì)算非線性誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉所有電源。注：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)V(mv)/k(增益)= E(t,t0) ，根據(jù)附錄中分度表可以查到相應(yīng)的溫度值；如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值有很大誤差是由于控制誤差和放大器k(增益)有誤差，二者疊加引起誤差更大。放大器的k(增益)可用實(shí)測(cè)法得到正確的值：拿出應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?實(shí)驗(yàn)一的模板)，將應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系姆糯笃鬏斎攵讼噙B(短接)，接上177。15Ｖ電源后調(diào)節(jié)電位器R W4(調(diào)零電位器)使放大器輸出一個(gè)較大的ｍV信號(hào)，如20mV(可用電壓表測(cè)量)，再將這個(gè)信號(hào)(Vi)輸給圖21溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鲀奢斎攵耍▎味溯斎耄荷隙私觤V，下端接⊥），可用電壓表測(cè)出電壓V0，則Ｋ= V0／Vi。五、思考題：實(shí)驗(yàn)二十與實(shí)驗(yàn)二十一有什么差別，一般實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇哪一種方法為好?