电子式温度及位移感测元件试验课件

熱電偶式與熱敏式電子溫度器

及霍爾感測元件實驗熱電偶溫度感測器熱敏電阻溫度計霍爾感測器實驗步驟實驗結果討論熱電偶式與熱敏式電子溫度器

及霍爾感測元件實驗熱電偶溫度感測感測器系統綜合實驗儀感測器系統綜合實驗儀感測器系統綜合實驗儀感測器系統綜合實驗儀熱電偶感溫器的工作原理塞貝克效應：若金屬棒的兩端處在不同溫度時，則自由電子便會由高溫區擴散至低溫區，因而產生熱流及電流由高溫區傳流向低溫區的現象。熱電偶

(Thermocouple)：使兩接點分別接觸到不同的溫度，則因在不同金屬內導電電子的擴散速率不同，所以，在兩金屬內的擴散電流大小也會不同，因此會在兩金屬的連結迴路中會形成一微小的淨電流熱電偶感溫器的工作原理塞貝克效應：若金屬棒的兩端處在不同溫不同型別之熱電偶溫度計熱電偶溫度計的類別名稱(typeofthermocouple)正極導線(conductingwireofpositiveelectrode)負極導線(conductingwireofnegativeelectrode)B白金-30%銠(Pt-30%Rh)白金-6%銠(Pt-6%Rh)E鎳鉻合金(Ni-Cralloy)鎳銅合金(Ni-Cualloy)J鐵(Fe)鎳銅合金(Ni-Cualloy)K鎳鉻合金(Ni-Cralloy)鎳鋁合金(Ni-Alalloy)N鎳鉻矽合金(Ni-Cu-Sialloy)鎳矽鎂合金(Ni-Si-Mgalloy)R白金-13%銠(Pt-30%Rh)白金(Pt)S白金-10%銠白金T銅鎳銅合金不同型別之熱電偶溫度計熱電偶溫度計的類別名稱正極導線負極導線測量電動勢的修正但許多實際狀況下，冷端溫度並不是0℃，而是某一溫度tn，因此在使用分度表時，必須對所測量得的電動勢進行下式的修正：

(T,0)=

(T,Tn)+

(Tn,

0)

熱偶電動勢

=儀錶測量值

+室溫修正值測量電動勢的修正但許多實際狀況下，冷端溫度並不是0℃，而是某真正熱電偶信號檢測電路圖無法用三用電表直接測量塞貝克效應之電壓，因三用電表接線與熱電偶接線又會產生新的熱電偶接面電壓。電表接線與熱電偶接線的熱電偶接面電壓由“差動放大器”共模增益抵銷待測熱電偶接面電壓及參考熱電偶接面電壓由“差動放大器”差模增益放大真正熱電偶信號檢測電路圖無法用三用電表直接測量塞貝克效應之電熱電偶實驗接線圖熱電偶實驗接線圖實驗步驟差動放大器的歸零將温度探棒的另一端(正(紅)、負(黑)極)分別插入“VΩmA℃℉”與“COM”插孔，溫度計檔之探頭插入“壓克力小方盒”裏將熱電偶兩端接入差動放大器的正、負兩輸入端將-15V的直流電源(位於上儀表板右下方-15藍色插孔)接入加熱器待溫度不再上升時，達到相對的熱穩定狀態時，才記錄電壓表讀實驗完畢後，記得必須將加熱器的-15V加熱電源關閉，即-15藍色插孔接頭拔除懸空，其他旋鈕重置到原始位置(大部分旋鈕的原始位置是逆時針旋到底)。並關閉主電源和副電源實驗步驟差動放大器的歸零參考實驗結果項目實驗次序123456測量值VTC

(Volt)VR(Volt)測量值tTC(℃)TR

(K)理論值tTC(℃)TR

(K)αT(K-1)誤差率tTC(℃)TR

(K)19℃0mv﹝室溫﹞/24℃67mv/44℃88mv/50℃102mv﹝最後穩定值﹞，中間過程不穩定狀態數據皆捨去，取50℃102mv當實驗值，除以放大器100倍得1.02mv，取銅-康銅熱電偶分度表20℃0.789mv加上1.02mv，50℃的銅-康銅熱電勢實驗值是1.809mv，值查銅-康銅熱電偶分度表值，50℃應是2.035mv，實驗值與分度表值誤差率11%

。參考實驗結果項目實驗次序123456測VTC(Volt)V熱敏電阻溫度計熱敏電阻溫度計實驗步驟先單獨量測RT阻值隨溫度變化的值將熱敏電阻接入“溫度變換器RT埠”-15藍色插孔接頭原本拔除懸空，重新插入-15藍色插孔，加熱器就會加熱，觀察溫度變換器輸出電壓的變化情況計算每點的溫度T值計算每點的熱敏電阻溫度係數αT值實驗完畢後，記得必須將加熱器的-15V加熱電源關閉(位於上儀表板右下方-15藍色插孔)，即-15藍色插孔接頭拔除懸空，其他旋鈕重置到原始位置(大部分旋鈕的原始位置是逆時針旋到底)。並關閉主電源和副電源實驗步驟先單獨量測RT阻值隨溫度變化的值參考實驗結果℃

輸出電壓Vi(VT)

(2)式算得T

理論值

熱敏電阻歐姆RT19℃100mv?11.92k20℃108mv?10.9k21℃113mv?9.98k22℃118mv?9.6k23℃121mv?9.27k24℃125mv?8.29k……………..……………..47℃173mv?3.35k48℃175mv?3.3k49℃177mv?3.26k50℃178mv?3.2k〈熱穩定狀態〉參考實驗結果℃輸出電壓Vi(VT)(2)式算霍爾感測器qvxBqVd

B=q

EH

Jd

=Id/A=neVdVH=EHW=

Vd

BW

VH=(BId)/(net)VH

與B

或Id成線性關係，上式即為有名之霍爾效應公式霍爾感測器實驗步驟開啟主、副電源將差動放大器歸零，增益調至最小，差動放大器部份的增益旋轉鈕逆時針方向旋到底，幾乎不用增益放大根據右圖接線開啟主、副電源，調整W1使電壓表指示為零旋動測微頭向下壓振動臺，記下電壓表的讀數，每0.2mm讀一個數，將電壓、距離讀數記錄旋動測微頭向下壓振動臺，至15mm時應停止，不可再往下壓實驗步驟參考實驗結果F/V電壓表讀數(mv)圓形磁鋼與霍爾片距離(mm)52605220.551615101.5