电子温度计的设计与实现

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1、电子温度计的设计与实现班级：计算机112班学号：201105070615姓名：章程浩摘要：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

2、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），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

3、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。当输出电压一定时非平衡电桥桥路的输出电压Uout为Uout=[Rt/(R1+RT)-RP/(R2+RP)]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≈I2Uout=I1（Rt

4、-Rp）另Rp取铂电阻在室温时的阻值Rp，代入上式，则有Uout=I1R0A△T=1/2IR0A△T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）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

5、/R2=L1/L2式中L1，L2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2一、实验内容（一）铂电阻温度计1.按图1连接线路，取R1=R2=9kΩ，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,Uout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

6、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=9kΩ。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为热敏电阻室温时的电阻，调零。再将Rx的电阻调为80℃时的电阻，使指针指向100uA.1.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。一、数据处理和分析原始数据：T27.335404550556065707580859095100Uo

7、ut27.33438.743.247.852.35760.26469.473.477.781.786.691.5T27.335404550556065707580I(uA）0172839485668758896100处理结果：（一）Uout=[Rt/(R1+RT)-RP/(R2+RP)]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≈I2Uout=I1（Rt-Rp）另Rp取铂电阻在室温时的阻值Rp，代入上式，则有Uout=I1R0

8、A△T=1/2IR0A△T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）一、实验误差分析（一）系统误差（1）由于仪器本身精度问题引起的误差（2）由于环境引起的误差（3）由实验理论引起的精度误差（二）偶然误差（1）由于温度未完全稳定时度数引起的误差（2）作图误差（3）惠斯登电桥触点不准确引起的误差