实验五温度传感器特性试验 5.1、 Cu50温度传感器的温度特性实验
一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。
二、基本原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50oC~+150oC的温度。铜电阻有下列优点：
2 在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系 Rt = R0(1+at)
4 电阻温度系数高，a = 4.25~4.28×10/oC 6 容易提纯，价格便宜
三、需用器件与单元：K型热电偶、Cu50热电阻、 YL系列温度测量控制仪、直流电源±15V、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表。
四、实验步骤： 1、差动电路调零
将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调零。具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使V01的输出电压为零，再调节Rw3，使V02的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。
2、温控仪表的使用
注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。
3、热电偶的安装
选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入“YL系列温度测量控制仪”的上方两个传感器放置孔中的一个。将K型热电偶自由端引线插入“YL系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。
4、热电阻的安装及室温调零
将Cu50热电阻传感器探头插入加热源的另一个插孔中，尾部红色线为正端，插入实验模块的a端，其它两端相连插入b端，见图11-1，a端接电源+2V，b端与差动运算放大器的一端相接，桥路的RW1另一端和差动运算放大器的另一端相接（R2=50欧姆）。模块的输出V02与主控台数显表相连，连接好电源及地线，合上主控台电源，调节Rw1，使数显表显示为零（此时温度测量控制仪电源关闭）。
-3
5、测量记录
合上内控选择开关（“加热方式”和“冷却方式”均打到内控方式），设定温度控制值为40oC，当温度控制在40oC时开始记录电压表读数，重新设定温度值为40oC+n·Δt，建议Δt=5oC，n=1……7，到75oC每隔1n读出数显表输出电压与温度值。待温度稳定后记下数显表上的读数（若在某个温度设定值点的电压值有上下波动现象，则是由于控制温度在设定值的+1oC范围波动的结果，这样可以记录波动时，传感器信号变换模块对应输出的的电压最小值和最大值，取其中间数值）填入表4-1。
T（oC） 40 V（mv） 73 45 159 50 250 55 338 60 442 65 530 70 620 75 702
表4-1：
6、根据数据结果，计算Δt=5oC时，Cu50热电阻传感器对应变换电路输出的ΔV数值是否接近。
7、写出最小二乘法拟合Cu50特性直线方程，求非线性误差、迟滞和重复性误差。从理论上分析产生非线性误差的原因。
答：非线性误差=1.02% 迟滞 =0.53% 重复性=1.12%
5.2热电偶测温性能实验
一、实验目的：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、基本原理：当两种不同的金属组成回路，如两个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端（也称自由端），冷端可以是室温值或经补偿后的0oC、25oC。
三、需用器件与单元：热电偶K型、E型、温度测量控制仪、数显单元（主控台电压表）、直流稳压电源±15V。
四、实验步骤：
1、在温度控制仪上选择控制方式为内控方式，将K，E热电偶插到温度测量控制仪的插孔中，K型的自由端接到温度控制仪上标有传感器字样的插孔中。 2、从主控箱上将±15V电压，地接到温度模块上，并将R5，R6两端短接同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显表显示为零。设定温度测量控制仪上的温度仪表控制温度T=40℃。
3、去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电偶的蓝色接线端子接地。观察温控仪表的温度值，当温度控制在40℃时，调节Rw2，对照分度表将Vo2输出调至和分度表10倍数值相当（分度表见后）。
4、调节温度仪表的温度值T=50℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，若电压值超过分度表的10倍数值时，调节放大倍数Rw2，使Vo2输出与分度表10倍数值相当。
5、重新将温度设定值设为T=40℃，等温度稳定后对照分度表观察数显表的电压值，此时Vo2输出值是否与10倍分度表值相当，再次调节放大倍数Rw2，使其与分度表10倍数值接近。
6、重复步骤4，5以确定放大倍数为10倍关系。记录当T=50℃时数显表的电压值。重新设定温度值为40℃+n△t,建议△t=5℃,n=1……7，每隔1n读出数显表输出电压值与温度值，并记入表11-3中。
表11-3 E型热电偶电势（经放大）与温度数据(考虑到热电偶的精度及处理电路的本身误差，分度表的对应值可能有一定的偏差)
T+n·Δt 40 V（mv） 24
五、思考题：
45 34 50 47 55 57 60 66 65 75 70 84 75 92 1、同样实验方法，完成K型热电偶电势（经放大）与温度数据
2、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？ 3、拟合K型热电偶的温度特性方程，要求R2大于0.9.
并利用本实验台进行实验。
E型热电偶分度表
E 参考端温度：
0℃
整10度μν值 ℃ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0 6317 13419 21033 28943 36999 45085 53110 61022 10 591 6996 14161 21814 29744 37808 45891 53907 61806 20 1192 7683 14909 22597 30546 39426 46697 54703 62588 30 1801 8377 15661 23383 31350 40236 47502 55498 63368 40 2419 9078 16417 24171 32155 41045 48306 56291 64147 50 3047 9787 17178 24961 32960 41853 49109 57083 64924 60 3683 10501 17942 25754 33767 42662 49911 57873 65700 70 4329 11222 18710 26549 34574 43470 50713 58663 66473 80 4983 11949 19481 27345 35382 44278 51513 59451 67245 90 5646 12681 20256 28143 36190 45085 52312 60237 68015