姓名學號
一、目的
1、了解各種溫度感測器（熱電偶、鉑熱電阻、pn 結溫敏二極體、半導體熱敏電阻、整合溫度感測器）的測溫原理；
2、掌握熱電偶的冷端補償原理；
3、掌握熱電偶的標定過程；
4、了解各種溫度感測器的效能特點並比較上述幾種感測器的效能。
二、儀器
溫度感測器實驗模組
熱電偶（k 型、e 型）
csy2001b 型感測器系統綜合實驗台（以下簡稱主機）
溫控電加熱爐
連線電纜
萬用表：vc9804a，附表筆及測溫探頭
萬用表：vc9806，附表筆
由兩根不同質的導體熔接而成的閉合迴路叫做熱電迴路，當其兩端處於不同溫度時則迴路中產生一定的電流，這表明電路中有電勢產生，此電勢即為熱電勢。
圖1中t 為熱端，to 為冷端，熱電勢
本實驗中選用兩種熱電偶鎳鉻—鎳矽（k 分度）和鎳鉻—銅鎳（e 分度）。
以k 分度熱電偶作為標準熱電偶來校準e 分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢與標準熱電偶熱電勢的誤差為
式中：——被校熱電偶在標定點溫度下測得的熱電勢平均值。
——標準熱電偶在標定點溫度下測得的熱電勢平均值。
——標準熱電偶分度表上標定溫度的熱電勢值。
的電阻值
——鉑熱電阻在0℃時的電阻值
a——係數（=3.96847×10-31/℃）
b——係數（=-5.847×10-71/℃2）
將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時電橋失衡便可測得相應電路的輸出電壓變化值。
半導體pn 結具有良好的溫度線性，根據pn 結特性表達公式可知，當乙個pn 結製成後，其反向飽和電流基本上只與溫度有關，溫度每公升高一度，pn 結正向壓降就下降2mv，利用pn 結的這一特性可以測得溫度的變化。
熱敏電阻是利用半導體的電阻值隨溫度公升高而急劇下降這一特性製成的熱敏元件顯示℃溫度值。
（1）觀察熱電偶結構（可旋開熱電偶保護外套），了解溫控電加熱器工作原理。
溫機的「實驗模組電源」 至溫度感測器實驗模組電源插座（在後側板）。
（4）vc9806型萬用表置200mv 檔，當主機的「熱電偶轉換」開關倒向「溫控」時，測e 分度熱電偶的熱電勢；當主機的「熱電偶轉換」開關倒向「測試」時，測k 分度熱電偶的熱電勢。記錄電爐溫度與熱電勢的關係。
（5）開啟主機「電源開關」，「測試設定」開關倒向「設定」，調節「設定調節」旋鈕，將溫度設定在40℃。「加熱爐」置「開」，「加熱」指示燈亮，溫控電加熱爐加熱；加熱爐到達設定溫度後，「加熱」指示燈滅，「關閉」指示燈亮，溫控爐在設定溫度保溫。
（6）將「測試設定」開關倒向「測量」，用vc9806型萬用表分別測量k 型和e 型熱電偶的熱電勢。
（7）用vc9804型萬用表測量冷端溫度。（將溫度探頭連線在萬用表的「temp」插座，萬用表置於「°c」檔）。
（8）按照步驟（ 5），分別將溫度設定在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃，重複（6）~（7）步，記錄測量資料，填寫表1。
（9）按照步驟（5），分別將溫度設定在160℃、150℃、140℃、130℃、120℃、110℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40，重複（6）~（7）步，記錄測量資料，填寫表1。
（10）重複（5）~（9）步2次。
（13）根據資料分別繪製k 型熱電偶和e 型熱電偶溫度與熱電勢的關係曲線，分別計算其靜態靈敏度、解析度、線性度等指標。
（14）將k 型熱電偶作為標準熱電偶，計算被測熱電偶e 型熱電偶的誤差。
（1）將vc9804型萬用表的溫度探頭置於鉑熱電阻附近感受相同的溫度，萬用表置於測溫檔。
（2）調節調零旋鈕「v04調零」，使輸出電壓為零，電路增益適中。
（3）觀察已置於加熱爐頂部的鉑熱電阻，在溫度感測器實驗模組上，將pt100鉑熱電阻的插孔連線至相應的失衡放大電路插孔。
（4）用vc9806型萬用表測量v04鉑熱電阻電路輸出端電壓。記錄溫度值及電壓，填入表2。做出電壓-溫度曲線，觀察其工作線性範圍。
（1）將vc9804型萬用表的溫度探頭置於pn 結溫敏二極體附近感受相同的溫度，萬用表置於測溫檔。
（2）觀察已置於加熱爐頂部的pn 結溫敏二極體，在溫度感測器實驗模組上，將pn結溫敏的插孔連線至相應的取樣放大電路插孔。
（3）用vc9806型萬用表測量pn 結溫敏二極體電路輸出端電壓v02。
（4）記錄溫度值及電壓，填入表3。做出電壓-溫度曲線，求出靈敏度s=△v/△t。
（1）將vc9804型萬用表的溫度探頭置於半導體熱敏電阻附近感受相同的溫度，萬用表置於測溫檔。
（2）觀察已置於加熱爐頂部的半導體熱敏電阻，在溫度感測器實驗模組上，將半導體熱敏電阻的插孔連線至相應的阻壓變換電路插孔。
（3）調節溫度感測器實驗模組上的「v03增益」，使輸出電壓值值盡量大但不飽和。
（4）用vc9806型萬用表測量pn 結溫敏二極體電路輸出端電壓v03。記錄溫度值及電壓，填入表4。做出電壓-溫度曲線。
（1）將vc9804型萬用表的溫度探頭置於整合溫度感測器附近感受相同的溫度，萬用表置於測溫檔。
（2）觀察已置於加熱爐頂部的整合溫度感測器，在溫度感測器實驗模組上，將整合溫度的插孔連線至相應的比較放大電路插孔。
（3）調節溫度感測器實驗模組上的「v01示值調節」，使顯示當前溫度。（vc9806型萬用表（ 2v 檔）所示電壓代表當前溫度值（已設定電壓顯示值最後一位為1/10℃值，如電壓表2v檔顯示0.256就表示25.
6℃））。
（4）用vc9806型萬用表測量整合溫度感測器電路輸出端電壓v01。記錄溫度值及電壓，填入表5。做出電壓-溫度曲線。
表1 熱電偶標定記錄表
k型熱電偶和e型熱電偶溫度與熱電勢的關係曲線：
擬合直線：y=0.17161x-4.7253
擬合曲線：y=0.10553x-1.4174
靜態靈敏度的計算：
k型熱電偶：s=0.17161 e型熱電偶：s=0.10553
解析度的計算：
線性度的計算：最小二乘線性度。
k型熱電偶： 由matlab得出a=-4.7253，b=0.17161
則最小二乘線性度3.642%
e型熱電偶：由matlab得出a=-1.4174，b=0.10553
則最小二乘線性度%
求得其誤差為：
表2 鉑熱電阻測量資料表
電壓——溫度曲線
表3 pn 結溫敏二極體測量資料表
電壓——溫度曲線
表4 半導體熱敏電阻測量資料表
(最後兩組資料為粗大誤差，捨去不進行計算)
電壓——溫度曲線
表5 整合溫度感測器測量資料表
溫度感測器實驗報告
姓名學號 一 目的 1 了解各種溫度感測器 熱電偶 鉑熱電阻 pn 結溫敏二極體 半導體熱敏電阻 整合溫度感測器 的測溫原理 2 掌握熱電偶的冷端補償原理 3 掌握熱電偶的標定過程 4 了解各種溫度感測器的效能特點並比較上述幾種感測器的效能。二 儀器 溫度感測器實驗模組 熱電偶 k 型 e 型 cs...
溫度感測器實驗
本實驗包括以下兩個實驗 1.熱電偶測溫特性實驗 2.熱電阻測溫特性實驗 請在做以下實驗前請先仔細閱讀附錄中的溫控儀表操作說明。一 熱電偶測溫特性實驗 一 實驗目的 了解熱電偶測量溫度的原理與應用。二 基本原理 將兩種不同的金屬絲組成迴路，如果二種金屬絲的兩個接點有溫度差，在迴路內就會產生熱電勢，這就...
感測器實驗報告
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