热敏电阻温度计的设计安装和使用.pptx

一、实验来源与背景一、实验来源与背景二、实验的目的二、实验的目的三、实验原理三、实验原理四、实验过程四、实验过程五、数据处理五、数据处理答辩的内容：答辩的内容：第1页/共18页一、实验的来源与背景一、实验的来源与背景本实验基础：两个实验本实验基础：两个实验热敏电阻温度特性研究热敏电阻温度特性研究惠斯通电桥惠斯通电桥应用：温度测量广泛被应用，如：科研、医应用：温度测量广泛被应用，如：科研、医 疗和日常生活等疗和日常生活等第2页/共18页二、实验目的二、实验目的（一）掌握热敏电阻温度计测量温度的基本原理和方（一）掌握热敏电阻温度计测量温度的基本原理和方法法（二）设计和组装一个热敏电阻温度计（二）设计和组装一个热敏电阻温度计（三）对设计的热敏电阻温度计的测量误差进行简要（三）对设计的热敏电阻温度计的测量误差进行简要地测试和评价地测试和评价第3页/共18页三、实验原理三、实验原理 负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻(NTC)的温度特性：电阻随着温度的升高而急剧下降的温度特性：电阻随着温度的升高而急剧下降 应用：广泛运用于温度测量和温度调节，还可用作补偿电阻作起动电阻应用：广泛运用于温度测量和温度调节，还可用作补偿电阻作起动电阻 使用，克服冲击电流使用，克服冲击电流。其方程表示为：其方程表示为：Rt=Ae(B/T)式中式中A、B是与材料有关的常数，是与材料有关的常数，Rt是是T的单值函数。的单值函数。RTT T负温度系数热敏电阻的负温度系数热敏电阻的温度特性曲线温度特性曲线第4页/共18页非平衡电桥非平衡电桥当当R1=R2(对称电桥对称电桥)及及Rt=R3时，电桥平衡，时，电桥平衡，G指零。指零。如果如果Rt的值发生变化，则电桥的平衡条件被破坏，的值发生变化，则电桥的平衡条件被破坏，G中就有电流通过，指针发生偏转。中就有电流通过，指针发生偏转。偏转越大，说明偏转越大，说明Rt变化也越大。变化也越大。第5页/共18页根据桥路的基尔霍夫方程根据桥路的基尔霍夫方程I1R1+IgRg-I2R3=0(I1-Ig)R2-(I2+Ig)Rt-IgRg=0I2R3+(I2+Ig)Rt=UcdR1=R2解得：解得：上式中，上式中，R1(R2)、R3、Rg及及Ucd恒定时，恒定时，Ig的大小唯一有的大小唯一有Rt值决定。因而可以根据值决定。因而可以根据G偏转偏转的大小来直接指示温度的高低。的大小来直接指示温度的高低。第6页/共18页 热敏电阻温度计的实验电路热敏电阻温度计的实验电路温度计的实验电路与原理图有三点不同温度计的实验电路与原理图有三点不同：增加一个发光二极管增加一个发光二极管LED，作为电源指示，其工，作为电源指示，其工作电压为作电压为23V；检流计换成微安表头；检流计换成微安表头；在在bd支路中增加一个支路中增加一个“校准校准”支路。支路。K2是该仪是该仪表的状态选择开关表的状态选择开关。第7页/共18页Ucd的确定的确定Ucd是桥路的工作电压，既不能过高，也不能太低。是桥路的工作电压，既不能过高，也不能太低。过高产生自热现象，从而使被测环境的温度升高；过高产生自热现象，从而使被测环境的温度升高；过低则无法使微安表达到满偏。过低则无法使微安表达到满偏。本实验中本实验中Ucd可确立为可确立为1.1V1.4V实验操作时实验操作时Ucd=1.2V四、实验过程四、实验过程第8页/共18页R1(R2)值的确定值的确定在非平衡电桥的参数设计中，一般在非平衡电桥的参数设计中，一般R1=R2，构成对称电桥。，构成对称电桥。若温度计的测温上限为若温度计的测温上限为t2，在此温度下，热敏阻值为，在此温度下，热敏阻值为Rt2，微安表满偏，即：微安表满偏，即：Rt=Rt2（3）Ig=Igm（4）将将(3)、(4)代入代入(2)中，得：中，得：(5)由式由式(5)得得式中的式中的Rg和和Igm由实验室给出由实验室给出(本实验中本实验中Rg=3273 Igm=50uA第9页/共18页R3的大小与温度计的下限t1有关。确定R3大小的原则是，当热敏电阻处于温度t1时，微安表因指零。这样，在R1=R2的条件下，就有R3=Rt1=4230R3的确定的确定第10页/共18页R4值的确定：值的确定：一般将一般将R4的值固定为的值固定为Rt2，这样，当，这样，当K2扳至扳至“校校”时，就相时，就相当于把感温元件置于温度为当于把感温元件置于温度为t2的温度场中，此时微安表应满偏。的温度场中，此时微安表应满偏。如果没有满偏，则说明如果没有满偏，则说明Ucd未能达到设计值，需要旋转电位器未能达到设计值，需要旋转电位器R的旋钮，直至微安表满偏。的旋钮，直至微安表满偏。这一步完成后，才能将这一步完成后，才能将K2扳至扳至“测测”，进入测量状态。，进入测量状态。第11页/共18页 将电路中各元件安装完成后，就可以进行测量了。但微安将电路中各元件安装完成后，就可以进行测量了。但微安表指示值是电流值而不是温度值。所以的通过定标实验来描表指示值是电流值而不是温度值。所以的通过定标实验来描绘出一条定标曲线，如图所示。有了定标曲线，就可以找到绘出一条定标曲线，如图所示。有了定标曲线，就可以找到与任一电流与任一电流Igi相对于的温度值相对于的温度值ti，或者根据定标曲线，在刻，或者根据定标曲线，在刻度盘上直接按温度来标定。这样，指针的偏转既能显示电流度盘上直接按温度来标定。这样，指针的偏转既能显示电流值，又能显示温度值。值，又能显示温度值。制定定标曲线制定定标曲线第12页/共18页热敏电阻温度计实验安装板热敏电阻温度计实验安装板感温元件感温元件负温度系数热敏电阻器一只，并附负温度系数热敏电阻器一只，并附有其温度有其温度特性曲线特性曲线QJ23直流电桥箱一台直流电桥箱一台标准电阻箱一台标准电阻箱一台水银温度计水银温度计实验仪器实验仪器第13页/共18页定标实验定标实验定标实验数据表定标实验数据表误差校验误差校验本次实验采用测量水温的方法计算热敏电阻温度计的误差本次实验采用测量水温的方法计算热敏电阻温度计的误差A 调节调节R1和和R2 使用电桥箱使用电桥箱B 调节调节R3，使，使R3=Rt1在图在图3中，将感温元件撤下来，换上标准电阻箱中，将感温元件撤下来，换上标准电阻箱R0，利用平衡，利用平衡电桥的原理，很容易将电桥的原理，很容易将R3调节成任一需要的值调节成任一需要的值C 调节调节R4，使，使R4=Rt2在图在图3中，用标准电阻箱中，用标准电阻箱R0代替代替Rt，首先将，首先将K2扳至扳至“测测”，调节调节R0=Rt2，在调节，在调节R使微安表满偏。然后，使微安表满偏。然后，K2扳向扳向“校校”，利用替代法的原则将，利用替代法的原则将R4调到与调到与R0值相等值相等第14页/共18页温度t/20 25 303540455055606570电阻R/42303447290523501999161913941134966813704电流I/uA0.04.410.017.522.028.533.039.044.047.050.0定标实验数据定标实验数据第15页/共18页测量结果测量结果第16页/共18页由误差校验得出在同一水温中，水银温度计度由误差校验得出在同一水温中，水银温度计度数数T=30.0，微安表度数，微安表度数I=10.5A 。根据定标标准表可读出在根据定标标准表可读出在t=30时，对应的电流时，对应的电流I=10A可知其相对误差为：可知其相对误差为：E=(10.5-10.0)/10=0.5%实验误差及分析实验误差及分析误差来源：误差来源：在确定在确定R1(R2)、R3和和R4时由仪器造成的系统时由仪器造成的系统误差误差操作过程中的偶然误差操作过程中的偶然误差读数时造成的视觉误差读数时造成的视觉误差第17页/共18页感谢观看！感谢观看！第18页/共18页