实验四  的特性与热电偶冷端温度补偿实验

一、实验目的：

1.了解常用的集成、热电阻、温度传感器基本原理、性能与应用。

2.了解冷端温度补偿的原理与方法

二、需用器件与单元：

热电偶、温度控制单元、温度源单元、集成温度传感器、温度传感器实验模板、数显单元、K型热电偶、P_t100热电阻、万用表、冷端温度补偿器、外接直接源+5V、±15V。

图4-1  集成温度传感器实验原理图

三、实验步骤：

1、注意：首先根据实验台型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，学会基本参数的设定方法。

2、将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。将Ｋ型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶E_Ｋ插孔中，红线为正极。注意：热电偶护套中已安置了二支热电偶，Ｋ型和   E型，它们热电势值不同，从热电偶分度表中可以判别Ｋ型和Ｅ型（Ｅ型热电势大）热电偶。

3、 将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。将主控箱的风扇源(2-24V)与三源板的冷风扇对应相连，电机转速电压旋至{zd0}。

4、将集成温度传感器加热端插入加热源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模板的a端，见图4-1，另一端插入b孔上，a端接电源＋4V,b端与电压表Vi相接，电压表量程置200mv档。

5、合上电流开关和加热源开关，设定温度控制值为50℃，当温度控制有50℃时开始记录电压表读数，重新设定湿度值为50℃+nΔt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出当前数显表的输出电压与温度值。记下数显表上相应读数，记入表4-1。

6、由表4-1数据计算在此范围内集成温度传感器的非线性误差。

7、同①、②、③、步操作。将P_t100铂电阻三根线引入“R_t”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出P_t100三根线中其中短接的二根线接b端。这样R_t与R₃、R₁、R_w1、R₄组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。R_w1中心活动点与R₆相接，见图4-2。

图4-2  热电阻测温特性实验

8、在端点a与地之间加直流源2V，合上主控箱电源开关，调R_w1使电桥平衡，即桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出为零。

9、加±15V模块电源，调R_w3使V₀₂=0，接上数显单元，拨2V电压显示档，使数显为零。

10、设定温度值50℃将PT100探头插入加热源另一个插孔中开启加热开关，待温度控制在50℃，时记录下电压表读数值，重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显表输出电压与温度值，将结果填入下表4-2。

11、根据表4-2值计算其非线性误差。

12、将热电偶插到温度源插孔中，K型的自由端接到面板E_k端作标准传感器，用于设定温度。

13、将E型热电偶自由端接入温度传感器实验模板上标有热电偶符号的a、b孔上，参见4-2，热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线的一条为正端。

14、将R₅、R₆端接地，打开主控箱电源开关，将V₀₂与数显表单元上的V_i相接。调R_w3使数显表显示零位，主控箱上电压表波段开关拨到200mV，打开面板上温控开关，设定仪表控制温度值T=50℃。

15、去掉R₅、R₆接地线，将a、b端与放大器R₅、R₆相接打开温控开关，观察温控仪指示的温度值，当温度控制在50℃时，调R_w2，对照分度表将信号放大到比分值大10倍的指示值以便读数，并记录下读值。

16、重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显表输出电压与温度值，并记录于表4-3中。

17、根据表4-3计算非线性误差。

18、按实验①、②、③、步操作。温度控制仪表设定温度值50℃。

19、将K型热电偶置于加热器插孔中，自由端接入面板E_k端，并接入数字电压表，电压表量程置200mv，合上主控箱加热源开关，使温度达到50℃，记下此时电压表K型热电偶的输出热电势V₁，并拆去与电压表的联线。

图4-3  冷端温度补偿原理图

20、保持工作温度50℃不变，将冷端温度补偿器(0℃)上的热电偶(K型)插入加热器另一插孔中，在补偿器4端、3端加补偿器电源+5V，使冷端补偿器工作，并将补尝器的①、②端接入数字电压表，读取数显表上数据V₂。

21、比较V₁、V₂二个补偿前后的数据，根据实验时的室温与K型热电偶分度表，计算因自由端温度下降而产生的温差值。此温度差值代表什么含义？

四、思考题：

   1、大家知道在一定的电流模式下PN结的正向电压与温度之间具有较好的线性关系，因此就有温敏二极管，你若有兴趣可以利用开关二极管或其它温敏二极管在50℃-100℃之间，作温度特性，然后与集成温度传感器相同区间的温度特性进行比较，从线性看温度传感器线性优于温敏二极管，请阐明理由。

2．如何根据测温范围和精度要求选用热电阻？

3．通过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识？

4．能否用AD590设计一个直接显示摄氏温度-50℃—-50℃数字式温度计，并利用本实验台进行实验

附：分度表