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1、熱敏電阻和熱電偶溫差電勢的測量隨著半導(dǎo)體熱敏電阻和熱電偶在工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，我們有必要對它們的一些溫度特性有所了解。DHT型熱學(xué)實驗儀是集加熱、傳感、測量于一體的多功能實驗儀器。采用單片機(jī)測量、控制。脈寬調(diào)制式加熱，溫度采用精確的PID參數(shù)自整定控制。具有測、控溫精度高，加熱時間快，降溫時間短，操作使用方便。實驗安全、無環(huán)境污染。可以任意地設(shè)定加熱溫度（室溫～150℃）一、實驗?zāi)康?、熱敏電阻的溫度特性研究。2、銅—康銅熱電偶溫差電勢的特性研究。3、描繪熱敏電阻和熱電偶溫差電勢的特性曲線。4、了解PID在工業(yè)控制中運(yùn)用的原理和方法。二、
2、實驗儀器DHT型熱學(xué)實驗儀、直流電橋、數(shù)字萬用表三、實驗原理1、熱敏電阻熱敏電阻是一種電阻值隨其電阻體的溫度變化呈顯著變化的熱敏感電阻。它多由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成，也有由單晶半導(dǎo)體、玻璃和塑料制成的。由于熱敏電阻具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、穩(wěn)定性好、易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和控制等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于測溫、控溫、溫度補(bǔ)償、報警等領(lǐng)域。本實驗所測試樣為負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，它的電阻值隨溫度升高而減小。其電阻溫度特性的通用公式為（1）式中，Rl為溫度Tl時的阻值；R2為溫度為T2時的阻值；B為熱敏指數(shù)，由材料的物理特性決定。若設(shè)T2趨
3、于無窮大，上式可簡化成（2）熱敏電阻溫度系數(shù)的定義式為對于負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其溫度系數(shù)是溫度丁的函數(shù)，以表示?？梢缘贸觯?）上式表示，對負(fù)溫度系數(shù)電阻來說，在工作溫度范圍內(nèi)隨溫度增加迅速減小。表示溫度系數(shù)時要注明其溫度值，通常以25℃時的值來表示。對式（2）線性化，可得（4）作～曲線，此直線斜率即為B，截距為lnA。依據(jù)式(3)，可算出。順便提一下，除負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻外，還有正溫度系數(shù)(PTC)等若干種類型的熱敏電阻。2、電偶溫差電勢熱電偶是熱能—電勢能的轉(zhuǎn)換器，輸出量為電勢，可用于溫度的測量．其結(jié)構(gòu)和原理如圖1（a）所示．兩種導(dǎo)體(或
4、半導(dǎo)體)A和B相接觸，結(jié)點(diǎn)2置于較高的待測溫度場中，稱為熱端或測溫端；結(jié)點(diǎn)1置于較低的恒溫場中，稱為冷端或參考端．在回路中有電勢差，稱為溫差電勢。當(dāng)組成熱電偶的材料一定時，溫差電勢UX僅與兩種金屬的接點(diǎn)處的溫度有關(guān)，并且兩接點(diǎn)的溫差在一定的溫度范圍內(nèi)有如下近似關(guān)系式：式中稱為溫差電系數(shù)，對于不同金屬組成的熱電偶，是不同的其數(shù)值上等于兩接點(diǎn)溫度差為1℃時所產(chǎn)生的電勢。為了測量溫差電勢，就需要在圖1（a）的回路中接入電位差計，但測量儀器的引入不能影響熱電偶原來的性質(zhì)，例如不影響它在一定的溫差下應(yīng)有的電動勢值。要做到這一點(diǎn)，實驗時應(yīng)保證一定的條件
5、。根據(jù)伏打定律，即在A、B兩種金屬之間插入第三種金屬C時，若它與A、B的兩連接點(diǎn)處于同…—溫度。(圖1（b）)，則該閉合回路的溫差電動勢與上述只有A、B兩種金屬組成回路時的數(shù)值完全相同。所以，我們把A、B兩根不同化學(xué)成份的金屬絲的一端焊在一起，構(gòu)成熱電偶的熱端(工作端)。將另兩端各與銅引線(即第三種金屬C)焊接，構(gòu)成兩個同溫度(t0)的冷端(自由端)。銅引線與電位差計相連，這樣就組成一個熱電偶溫度計。圖1（b）所示。通常將冷端置于冰水混合物中，保持t0=0℃，將熱端置于待測溫度處，即可測得相應(yīng)的溫差電動勢，再根據(jù)事先校正好的曲線或數(shù)據(jù)來求出
6、溫度t。熱電偶溫度計的優(yōu)點(diǎn)是熱容量小，靈敏度高，反應(yīng)迅速，測溫范圍廣，還能直接把非電學(xué)量溫度轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。因此，在自動測溫，自動控溫等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本實驗選用的熱電偶是由銅一康銅組成的(康銅是銅、鎳合金)。由于其中有—根金屬絲和引線一樣，也是銅，因而實際上在整個電路中只有兩個接點(diǎn)(不同金屬的連接點(diǎn))，所以銅一康銅熱電偶也可以用如圖1（b）這種接法。四、實驗步驟1、按照要求調(diào)試、設(shè)定好溫控器后，按照實驗接好連線。將電壓選擇開關(guān)打到合適的加熱電壓檔，對加熱爐進(jìn)行加熱。在接近設(shè)定溫度時，降低加熱電壓，以減小溫控器的過沖、提高溫控器的控溫精度
7、。（同時將加熱爐的內(nèi)外孔關(guān)閉）2、在實際溫度與設(shè)定的溫度基本相等并且保持不變時，在電阻輸出端（輸出I）接上直流電橋,測出在此溫度時熱敏電阻的阻值。（熱敏電阻在25℃時的阻值約為10K）分別設(shè)定不同的加熱溫度，測量在不同溫度時熱敏電阻的阻值。記錄下在不同溫度時熱敏電阻的阻值。將測量的數(shù)值記錄在表（1）中，然后根據(jù)表（1）用坐標(biāo)法描繪出熱敏電阻的溫度特性曲線。(電阻的測量方法參照直流電阻電橋測量電阻)溫度（℃）阻值（KΩ）溫度（℃）阻值（KΩ）表（1）3、為了縮短實驗時間，可先設(shè)定一加熱溫度（例如：100℃）在加熱過程中，當(dāng)溫度達(dá)到一個值時，用
8、電橋測量出在此溫度時的電阻值，記錄下此溫度時的電阻值。通過對不同的溫度測量記錄下不同的電阻值，做出熱敏電阻的溫度特性曲線。（不針對每一個溫度點(diǎn)設(shè)定）4、熟悉使用數(shù)字萬用表測量溫差
