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《恒溫水浴的組裝及其性能測試實驗講義》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、恒溫水浴的組裝及其性能測試一、實驗目的了解恒溫控制電子調節(jié)系統(tǒng)的工作原理，掌握恒溫水浴裝置的基本結構和調節(jié)使用。二、實驗原理物質的許多物理化學性質與溫度成函數(shù)關系。在研究這些性質時，一般需要使用一恒溫裝置。恒溫控制可分為兩類：一類是利用物質的相變點溫度來獲得恒溫，但溫度的選擇受到很大限制；另外一類是利用電子調節(jié)系統(tǒng)進行溫度控制，此方法控溫范圍寬、可以任意調節(jié)設定溫度。從原理上講，電子調節(jié)系統(tǒng)必須包括三個基本部件，即變換器、電子調節(jié)器和執(zhí)行機構。變換器的功能是將被控對象的溫度信號變換成電信號；電子調節(jié)器的功能是對來自變換器的信號進行測量、比較、放大和運算，
2、最后發(fā)出某種形式的指令，使執(zhí)行機構進行加熱或致冷。電子調節(jié)系統(tǒng)按其自動調節(jié)規(guī)律可以分為斷續(xù)式二位置控制和比例-積分-微分控制兩種。圖1.1電子調節(jié)系統(tǒng)原理框圖1.斷續(xù)式二位置控制實驗室常用的電烘箱、電冰箱、高溫電爐和恒溫水浴等，大多采用這種控制方法。變換器的形式分為：圖1.2雙金屬膨脹溫度變化器原理示意圖(1)雙金屬膨脹是利用不同金屬的線膨脹系數(shù)不同，選擇線膨脹系數(shù)差別較大的兩種金屬，線膨脹系數(shù)大的金屬棒在中心，另外一個套在外面，兩種金屬內端焊接在一起，外套管的另一端固定，見圖1.2。在溫度升高時，中心金屬棒便向外伸長，伸長長度與溫度成正比。通過調節(jié)觸點
3、開關的位置，可使其在不同溫度區(qū)間內接通或斷開，達到控制溫度的目的。其缺點是控溫精度差，一般有幾K范圍。圖1.3電接點溫度計1.磁性螺旋調節(jié)器；2.電極引出線；3.指示螺母；4.可調電極；5.上標尺；6.下標尺(2)若控溫精度要求在1K以內，實驗室多用導電表或溫度控制表(電接點溫度計)作變換器(見圖1.3)。電接點溫度計是一支可以導電的特殊溫度計，又稱為導電表。圖1.3是它的結構示意圖。它有兩個電極，一個固定與底部的水銀球相連，另一個可調電極4是金屬絲，由上部伸入毛細管內。頂端有一磁鐵，可以旋轉螺旋絲桿，用以調節(jié)金屬絲的高低位置，從而調節(jié)設定溫度。當溫度升
4、高時，毛細管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱；當溫度降低時，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線圈通過電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復，使恒溫槽控制在一個微小的溫度區(qū)間波動，被測體系的溫度也就限制在一個相應的微小區(qū)間內，從而達到恒溫的目的。斷續(xù)式二位置控制系統(tǒng)的電子調節(jié)元件常采用繼電器，主要類型有：(1)電子管繼電器電子管繼電器由繼電器和控制電路兩部分組成，其工作原理如下：可以把電子管的工作看成一個半波整流器(圖1.4)，Re～C1并聯(lián)電路的負載，負載兩端的交流分量用來作為柵極的控制電壓。當電接點溫
5、度計的觸點為斷路時，柵極與陰極之間由于R1的耦合而處于同位，即柵極偏壓為零。這時板流較大，約有18mA通過繼電器，能使銜鐵吸下，加熱器通電加熱；當電接點溫度計為通路，板極是正半周，這時Re～C1的負端通過C2和電接點溫度計加在柵極上，柵極出現(xiàn)負偏壓，使板極電流減少到2.5mA，銜鐵彈開，電加熱器斷路。圖1.4電子管繼電器線路圖1.電接點溫度計；2.銜鐵；3.電熱器。Re為220V、直流電阻約2200Ω的電磁繼電器因控制電壓是利用整流后的交流分量，Re的旁路電流C1不能過大，以免交流電壓值過小，引起柵極偏壓不足，銜鐵吸下不能斷開；C1太小，則繼電器銜鐵會顫
6、動，這是因為板流在負半周時無電流通過，繼電器會停止工作，并聯(lián)電容后依靠電容的充放電而維持其連續(xù)工作，如果C1太小就不能滿足這一要求。C2用來調整板極的電壓相位，使其與柵壓有相同的峰值。R2用來防止觸電。電子繼電器控制溫度的靈敏度很高。通過電接點溫度計的電流最大為30μA，因而電接點溫度計使用壽命很長，故獲得普遍使用。(2)晶體管繼電器隨著科技的發(fā)展，電子管繼電器中電子管逐漸被晶體管代替，典型線路見圖1.5。當溫度控制表呈斷開時，E通過電阻Rb給PNP型三極管的基極b通入正向電流Ib，使三極管導通，電極電流Ic使繼電器J吸下銜鐵，K閉合，加熱器加熱。當溫度
7、控制表接通時，三極管發(fā)射極e與基極b被短路，三極管截止，J中無電流，K被斷開，加熱器停止加熱。當J中線圈電流突然減少時會產生反電動勢，二極管D的作用是將它短路，以保護三極管避免被擊穿。圖1.5晶體管繼電器(3)動圈式溫度控制器圖1.6動圈溫度控制器原理圖由于溫度控制表、雙金屬膨脹類變換器不能用于高溫，因而產生了可用于高溫控制的動圈式溫度控制器。采用能工作于高溫的熱電偶作為變換器，其原理見圖1.6。熱電偶將溫度信號變換成電壓信號，加于動圈式毫伏計的線圈上，當線圈中因為電流通過而產生的磁場與外磁場相作用時，線圈就偏轉一個角度，故稱為“動圈”。偏轉的角度與熱電
8、偶的熱電勢成正比，并通過指針在刻度板上直接將被測溫度指示出來，指針上有一片“鋁旗
