电子温度计的设计与实现

1、电子温度计的设计与实现班级： 学号： 姓名：摘要：用非平衡电桥发测量温度，利用温度变化改变电阻的 阻值来测量温度。关键词：温度 电流 非平衡电桥一、引言利用温度传感器和电阻配合，将温度这一热学量转换为电学量，便于测量温度。二、实验任务1. 利用实验室提供的仪器和用具测量铂电阻和热敏电阻的温度特性。2. 在实验室提供的仪器中选择合适的仪器， 设计一个由铂电阻作为传感器的电子温度计其 测温范围为 20:100，要求用非平衡电桥桥端电压为毫安级，电流为微安级。3. 对温度计进行标定。三、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

2、表（ 1 个），伏特表（ 1 个），检流计（ 1 个），水银温度计（ 1 个），标准电阻箱（ 3 个）， NLKW- 型智能型控温试验仪（ 1个），导线若干，开关（ 1 个）。四、实验原理（一）铂电阻温度计物质的电阻率随温而变化的现象称为热电阻效应。 在一定温度范围内， 可以通过测量电 阻值的变化而进行温度变化的测量。将平衡电桥中的待测电阻换成一个电阻型传感器。 先调节电桥平衡， 当外部条件改变时， 传感器的阻值会发生相应变化， 使电桥失去平衡， 电桥两端的电压随之改变。 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

3、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。当输出电压一定时非平衡电桥桥路的输出电压Uout 为Uout=Rt/（R 1+R T）-R P/（R 2+R P）E令I1=E/ （ R1+Rt）I2=E/（R2+Rp）则有Uout=I1Rt-I2Rp如果 R1=R2，且 R1?Rt,R2?Rp，则有 I1 I2U out=I 1 （ Rt -Rp）另 Rp 取铂电阻在室温时的阻值 Rp，代入上式，则有Uout=I1R0AT=1/2IR 0AT令1/2IR0A=1mA ，调零时，室温时电

4、压等于电流示数，则电压等于所测温度（二）热敏电阻温度计实验用惠斯登电桥，接线如图 2所示， AB 是一根粗细均匀的电阻丝，被放置于 1m长的米 尺上，图中斜线部分是导体片，电阻可略， R，是保护电阻，保护微安表， C 是滑动触头， 兼开关作用，按下时检流计支路才通，接入待测电阻Rx 与标准电阻 Rs后，适当调节触头 C的位置，使检流计指零，此时， AC 段电阻为 R1；CB 段电阻为 R2，由电阻定律，得R1/R2=L1/L 2式中 L 1， L 2分别为 AC 段和 BC 段电阻丝长度。于是有 Rx=（L1/L2） *Rs式中 Rs由标准电阻箱读出。图 1 图2五、实验内容（一）铂电阻温度计

5、1. 按图 1连接线路，取 R1=R2=9k，电源电压 U=3V ，用万用表测量电流。2. 将铂电阻传感器放入加热井（此时不要加热），在 T 为室温时（从控温仪面板上读出室温），调节电桥平衡，记录 T,U out和 Rp 数值，并校准，使电流表显示数值等于室温。3. 根据需要温度，设置好加热井温度（具体方法参见实验仪器介绍），待温度稳定时记录 T，用数字万用电表测量 Uout，测量温度范围从 35至 100，每隔 5取一个点。 （二）热敏电阻温度计1. 按图 2 连接线路，取 R1=R2=9k。2. 将检流计换成微安表。将Rx 换成标准电阻箱，电阻为热敏电阻室温时的电阻，Rs 为热敏电阻室温时

6、的电阻，调零。再将Rx 的电阻调为 80时的电阻，使指针指向 100uA.3. 根据需要的温度，设置好加热井温度（具体方法参见实验仪器介绍），待温度稳定时记录 T ，并计录微安表的值，测量温度范围从35至 80，每隔 5取一个点。六、数据处理和分析原始数据：T27.335404550556065707580859095100Uout27.3438.43.47.52.5760.6469.73.77.81.86.91.372832447765T27.335404550556065707580I(uA )0172839485668758896100处理结果：（一）Uout=Rt/（R 1+R T）-R P/（R 2+R P）EI1=E/（R1+Rt）I2=E/（R2+Rp）则有Uout=I1Rt-I2Rp如果 R1=R2，且 R1?Rt,R2?Rp，则有 I1 I2U out=I 1 （ Rt -Rp） 另 Rp 取铂电阻在室温时的阻值 Rp，代入上式，则有Uout=I1R0AT=1/2IR 0AT 令1/2IR0A=1mA ，调零时，室温时电压等于电流示数，则电压等于所测温度二） （需手工画 ）七、实验误差分析一）