温度计设计教程.doc

摘要： 传感器在现实生活中的应用越来越广泛，常用的有力敏传感器、气敏传感器、温度传感器等。用非平衡电桥和铂电阻传感器构成测温电路，并用电表显示读数，从而实现对温度的测量。关键词：电子温度计、热电阻效应、非平衡电桥、铂电阻、设计性实验。引言：利用传感器和电阻的配合，可将温度这一热学量转化为电学量，这样在实践应用中便于自控和遥测，为工业自动化创造了有利条件。一、设计任务1、利用实验室提供的仪器和用具，测量铂电阻温度特性；2、在实验室提供的仪器中选择合适的仪器，设计一个以铂电阻作为传感器的电子温度 计，其测温范围为20-70，要求非平衡电桥桥端电压为毫伏级，电流为微安级；3、对温度计进行标定；4、用标定后的温度计测量室温、人体掌心的温度，并于标准温度计所测结果进行比较。二、实验仪器 直流稳压电源（1个），铂电阻传感器（1个），直流电桥（1个），数字万用电表（1个），微安表（1个），毫安表（1个），伏特表（1个)检流计（1个），数字温度计（1个），水银温度计（1个），标准电阻箱（2个）电热杯（1个），保温杯（1个），若干导线，开关（1个）。 三、 实验原理： 1.用非平衡电桥测量铂电阻的温度系数，平衡电桥准确测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻换成一个电阻型传感器。先调节电桥平衡，当外界条件改变时，传感器阻值会发生相应变化，使电桥失去平衡，桥路两端的电压随之而变。由于桥路的非平衡电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此可以通过测量非平衡电压检测外界物理量的变化。使用非平衡电桥测量铂电阻温度系数的电路如图1所示R1.R2为固定电阻，组成比例电阻；Rp为可调电阻，用作平衡电阻；Rt为铂电阻；Uout为非平衡电桥的输出电压。图一图二四、实验步骤 1、按图1连接电路，取R1=R2=2500V，R0=100，电源电压U=2.9V。 2、标定测温范围下限。将数字温度计和铂电阻传感器放入冰水混合物中，在T=0时，调节电桥平衡，记录，和数值，由此确定铂电阻的数值。 3、改变温度（不断加温），记录数字温度计的读书，用数字式万用电表测量，确定铂电 阻的阻值与温度在2070时之间的关系，共测量30个点，温度分布尽量均匀。用微伏表的读数作为温度显示，要求零刻度线对应20，满刻度对应70，每隔5标定一刻度。 4、将图2中的固定电阻换成可调电阻，用非平衡电桥法可以测量铂电阻的组织大小随温度的变化。当Rx在某一温度下，将电桥调平衡后，改变Rx所处的温度，从而电桥失去平衡，这时检流计的示数将是Rx的函数。从而可以设计出温度计。6、 数据处理和分析 R1=R2=2500V，R0=100，电源电压E=2.9VT（）17.818.71919.920.521.822.924.526.227.5U（mv）3.563.94.154.424.645.145.646.556.977.6T（）32.433.935.237.339.241.543.34649.851U（mv）9.7410.0610.7711.3812.3112.8714.0514.6716.0916.58T（）53.956.860.964.167.369.170.171.172.874.2U（mv）17.7718.8720.6821.6222.8223.4623.9324.2524.922.59 温度计室温掌心温度标准31.737.0标定后31.4（9.03mv）36.8（11.10mv）室温：E=0.95% 掌心温度：E=0.54%七、实验误差分析1、系统误差 保温杯保温效果不好。2、偶然误差 温度变化慢，温度没有持续升温，来回波动了。八、结束语 该实验误差是由保温杯及人为不能准确控制温度变化的时间引起的，故我们可以耐心等待，直到温度不再变化，这样实验误差可能会小一点。九、参考文献 1书籍：大学物理