温度测量及控制实验

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1、温度测量及控制实验一、实验目的1、了解热电阻或热电偶等温度传感器的工作原理和与工作特性；2、学习P1D控制方法和原理，加深对各式温度传感器工作特性的认识。二、实验原理PT100温度感测器是一种以臼金(Pt)作成的电肌忒温度检测器，属于正温度系数热敏电肌传感器,具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(l+aT)其中a=0.00392,Ro为100Q(在O'C的电阻值)，T为摄氏温度依据1821年塞贝克发现的热电现象，即：当两种不同的导体或半导体接成闭合回路

2、吋，如果它们的两端接点的温度不同，则在该回路屮就会产生电流。这表明回路屮存在电动势，称为塞贝克温差电势，简称热电势。K型热电偶是以镍铬合金为正极，镍硅合金为负极的两导体的一端焊接而成的。这两根导体的焊接端称为K型的热电极，其焊接端为热端，非焊接端为冷端。在进行温度测虽时，将插入被测的物体介质中，使其热端感受到被测介质的温度，其冷端置于恒定的温度K，并用连接导线连接电气测量仪表。由于两端所处的温度不同，在回路中就会产生热电势，在保持冷端温度不变的情况下，产生的热电势只随其热端溫度Iflj变化。因此，用

3、电气测量仪表测得热电势的数伉后，便可求ili对应的溫度数值。由于这种合金具有较好的高温抗氣化性，可适用于氣化性或屮性介质屮。K型热电偶能测景较高温度，可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。1.系统框图控制系统的主要工作过程足：川户在人机界面上设S0标温度及各个控制参数，热电偶测景被控对象的温度信兮，经过EM231热电偶模拟S输入模块转换为标准的数字g,PLC作出相应的数字处现，并进行PID控制的运算。在固态继电器输出方式下通过输出过程映像寄存器发出PWM波来驱动固态继电器控制加热器工作。

4、在调压模块输岀方式K通过模拟量输岀模块EM232驱动调压模块控制加热器工作。1.固态继电器调压原理（1）上升时间/r（2）峰值时间0（3）超调量抑在本实验屮，超调量为最大偏差/设定温度，为百分比形式。（4）调整吋间打三、实验步？1、在实验室使用的是一个1000W的加热器，加热水呈约为600mL。为了节省实验时间我们首先将设定温度设置为40度，待温度某本稳定盾记录从40度加热到60度时的各个过程参数。2、进入触摸屏“PID加热控制”，设置含适的P1D参数，点击“加热”按钮开始加热。3、进入触摸屏“过程

5、曲线监控”或者“过程变M监控”对加热过程进行监控，摘抄数裾。4、同时在电脑Setp7MicroWIN软件上监控。在菜单栏“下具”调出“PID调节控制面板”，这个曲线4以保存无数个点，能完整地显示整条溫度曲线，方便截I冬I。四、实验数据处理1、设置不同的参数，操作卯填写下表1实验数裾:衣1实验过程相关数据设定参数由40度到60度测量参数KpTi（分）Td（分）最大偏差（度）超调量％上升时问（秒）峰值时间（秒）20200.50.83%280s340s40100.61.00%290s310s50200.8

6、1.33%420s480s80801.22.00%580s650s设定不同参数的实验曲线如下：①增益20,积分时间2min,微分时间Omin①增益40,识分时间lmin，微分时间OminSP12:01:42Out②增益50,积分时间2min，微分吋间Omin③婚益80,税分时间8min，微分吋间Omin凼于实验曲线难以放大观察，在改变参数之后，各曲线的基本趋势很和似；另外，读取上升吋间与峰值吋间吋误差也比较大。在一定范围内，比较1、3曲线，可知：当调高增益Kp吋，系统反应的最大偏差增大，上升时间与峰

7、值吋间也都增大；综合比较4组数据，可知：当调高积分吋间Ti吋，系统反应的最大偏差同样增大，上升时间与峰值时叫也都增人。2、利川温控系统设计不同的0标温度，测量PT100热电阻在不同温度K的阻值，分析其工作原理。表2PT100实验测量数据溫度（'C）4550556065707580859094.6阻值（Q）112.7114.4116.2117.8119.5121.3122.8124.6126.2127.9129.6根据数据凼出曲线如下:凼阁可看出：在一定范围内，PT100热电肌的肌值与温度成正比例关系

8、，这足因为PT100热电肌属于正温度系数热敏电阻。当温度升高时，阻值随着增人。五、思考题1、根裾实验结果査询并比较热电偶和热电阻传感器的工作原理和应用特性。答：热电偶传感器工作原理：利用塞贝克效应制造的-•种传感器，当将另-•端温度保持一定吋，那么回路的热电动势则变成测端温度的单位函数。放用特征：测量范ffl广，准确度高，能适极各种测景对象的要求（特定部位或狭小场所），适于远距离测景和控制。仴测量吋必须奋参考端，外且温度要保持恨定。热电羾传感器工作原理：利用物质在溫度