1、實(shí)驗(yàn)一 K型熱電偶測溫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釱型熱電偶的特性與應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)儀器：智能調(diào)節(jié)儀、PT100、K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K。三、實(shí)驗(yàn)原理：智能調(diào)節(jié)儀控制溫度實(shí)驗(yàn)智能調(diào)打儀aaaaiSSzz 奄.Tfi.T H. 適l珈醪氓枝申.源鋤入選吁圖 45-2在控制臺上的“智能調(diào)節(jié)儀”單元中“輸入”選擇“Pt100”，并按圖45-2接線。將“+24V輸出”經(jīng)智能調(diào)節(jié)儀“繼電器輸出”，接加熱器風(fēng)扇電源，打開調(diào)節(jié)儀電 源。 按住3秒以下，進(jìn)入智能調(diào)節(jié)儀A菜單，儀表靠上的窗口顯示“如”，靠下窗口顯示待設(shè)置的設(shè)定值。當(dāng)LOCK等于0或1時(shí)使能，設(shè)置溫度的設(shè)定值，按“Y”可改變 小數(shù)點(diǎn)位置，按

2、或寸鍵可修改靠下窗口的設(shè)定值。否則提示“LCK”表示已加鎖。再按13 秒以下，回到初始狀態(tài)。熱電偶傳感器的工作原理熱電偶是一種使用最多的溫度傳感器，它的原理是基于1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)，即 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A或B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩節(jié)點(diǎn)處的溫度不 同，一端溫度為T，另一端溫度為T0，則回路中就有電流產(chǎn)生，見圖50-1（a），即回路中 存在電動勢，該電動勢被稱為熱電勢。知芻玲藝圖 50-1 （a）圖 50-1（b）兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合被稱為熱電偶。當(dāng)回路斷開時(shí)，在斷開處a，b之間便有一電動勢了，其極性和量值與回路中的熱電勢 一致，見圖50-1（b），并規(guī)定在冷端，

3、當(dāng)電流由A流向B時(shí)，稱A為正極，B為負(fù)極。實(shí) 驗(yàn)表明，當(dāng)Et較小時(shí)，熱電勢Et與溫度差（T-T0）成正比，即（1）Et=Sab（T-T0）S砌為塞貝克系數(shù)，又稱為熱電勢率，它是熱電偶的最重要的特征量，其符號和大小取 AB決于熱電極材料的相對特性。熱電偶的基本定律：（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積和長度如何，也不論各處的溫度分 布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。（2）中間導(dǎo)體定律用兩種金屬導(dǎo)體A，B組成熱電偶測量時(shí)，在測溫回路中必須通過連接導(dǎo)線接入儀表測 量溫差電勢Eab（T，T。），而這些導(dǎo)體材料和熱電偶導(dǎo)體A，B的材料往往并不相同。在這 種引入了中間導(dǎo)體的情況下，回路

4、中的溫差電勢是否發(fā)生變化呢？熱電偶中間導(dǎo)體定律指 出：在熱電偶回路中，只要中間導(dǎo)體C兩端溫度相同，那么接入中間導(dǎo)體C對熱電偶回路 總熱電勢Eab（T，T0）沒有影響。（3）中間溫度定律如圖49-2所示，熱電偶的兩個結(jié)點(diǎn)溫度為T1，T2時(shí)，熱電勢為Eab（T1，T2）；兩結(jié)點(diǎn) 溫度為T2, T3時(shí)，熱電勢為Eab（T2，T3），那么當(dāng)兩結(jié)點(diǎn)溫度為T1, T3時(shí)的熱電勢則為（2）（3）用（T， T,）+ Er（T， T）=E,r（T， T）AB 12 AB 23 AB 13式（2）就是中間溫度定律的表達(dá)式。譬如：T=10OC，T2=40C，T3=0C，則Eab （100, 40）+Eab（40,

5、0）=Eab （100, 0）=:圖 50-2熱電偶的分度號熱電偶的分度號是其分度表的代號（一般用大寫字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。 它是在熱電偶的參考端為0C的條件下，以列表的形式表示熱電勢與測量端溫度的關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)Pt100溫度控制實(shí)驗(yàn)，將溫度控制在50oC,在另一個溫度傳感器插孔中插入K型熱電偶溫度傳感器。將15V直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K中。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出Uo2接主控臺直流電壓表。3 .將溫度傳感器模塊上 差動放大器的輸入端Ui短接， 調(diào)節(jié)Rw3到最大位置，再調(diào) 節(jié)電位器Rw4使直流電壓表 顯示為零。溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K4.拿掉短路線，按

6、圖50-3 接線，并將K型熱電偶的兩根 引線，熱端（紅色）接a，冷 端（綠色）接b；記下模塊輸 出Uo2的電壓值。5.改變溫度源的溫度每隔圖50-350C記下Uo2的輸出值。直到溫度升至1200C。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表T (C)Uo2 (V)表 50-1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 .根據(jù)表50-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出UO2-T曲線，分析K型熱電偶的溫度特性曲線，計(jì) 算其非線性誤差。2.根據(jù)中間溫度定律和K型熱電偶分度表，用平均值計(jì)算出差動放大器的放大倍數(shù)A。實(shí)驗(yàn)二直流激勵時(shí)霍爾傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饣魻杺鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數(shù)顯電壓表。

7、三、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢Uh=KhIB，其中kh為靈敏度系數(shù)，由霍爾材料的物理性質(zhì)決 定，當(dāng)通過霍爾組件的電流I 一定，霍爾組件在一個梯度磁場中運(yùn)動時(shí)，就可以用來進(jìn)行位 移測量。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1 .將霍爾傳感器安裝到霍爾傳感器模塊上，傳感器引線接到霍爾傳感器模塊9芯航空 插座。按圖24-1接線。2.開啟電源，直流數(shù)顯電壓表選擇“2V”檔，將測微頭的起始位置調(diào)到“ 10mm”處， 手動調(diào)節(jié)測微頭的位置，先使霍爾片大概在磁鋼的中間位置（數(shù)顯表大致為0），固定測微 頭，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表顯示為零。3.分別向左、右不同方向旋動測微頭，每隔0.2mm記下一個讀數(shù)，直到讀數(shù)近似不變， 將

8、讀數(shù)填入下表X (mm)U(mV)電壓指示OVII ill圖24-1霍爾傳感器直流激勵接線圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告作出U-X曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)三濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉂衩魝鞲衅鞯脑砑皯?yīng)用范圍。二、實(shí)驗(yàn)儀器：濕敏傳感器、濕敏座、干燥劑、棉球（自備）。三、實(shí)驗(yàn)原理：濕度是指大氣中水份的含量，通常采用絕對濕度和相對濕度兩種方法表示，濕度是指單 位窨體積中所含水蒸汽的含量或濃度，用符號AH表示，相對濕度是指被測氣體中的水蒸汽 壓和該氣體在相同溫度下飽和水蒸汽壓的百分比，用符號日表示。濕度給出大氣的潮濕 程度，因此它是一個無量綱的值。實(shí)驗(yàn)使用中多用相對濕度概念。濕敏傳感

9、器種類較多，根 據(jù)水分子易于吸附在固體表面滲透到固體內(nèi)部的這種特性（稱水分子親和力），濕敏傳感器 可以分為水分子親和力型和非水分子親和力型，本實(shí)驗(yàn)所采用的屬水分子親和力型中的高分 子材料濕敏元件。高分子電容式濕敏元件是利用元件的電容值隨濕度變化的原理。具有感濕 功能的高分子聚合物，例如，乙酸一丁酸纖維素和乙酸一丙酸比纖維素等，做成薄膜，它們 具有迅速吸濕和脫濕的能力，感濕薄膜覆在金箔電極（下電極）上，然后在感濕薄膜上再鍍 一層多孔金屬膜（上電極），這樣形成的一個平行板電容器就可以通過測量電容的變化來感 覺空氣濕度的變化。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)裝置如圖58-1所示，紅色接線端接+5V

10、電源，黑色接線端接地，藍(lán) 色接線端和黑色接線端分別接頻率/轉(zhuǎn)速表輸入端。頻率/轉(zhuǎn)速表選擇頻率檔。記下此時(shí)頻率 /轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。.將濕棉球放入濕敏腔內(nèi)。并插上濕敏傳感器探頭，觀察頻率/轉(zhuǎn)速表的變化。取出濕紗布，待數(shù)顯表示值下降回復(fù)到原示值時(shí)，在干濕腔內(nèi)被放入部分干燥劑， 同樣將濕度傳感器置于濕敏腔孔上，觀察數(shù)顯表頭讀數(shù)變化。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.輸出頻率f與相對濕度RH值對應(yīng)如下，參考下表，計(jì)算以上三中狀態(tài)下空氣相對RH (%)0102030405060708090100Fre(Hz)73517224710069766853672866006468633061866033圖 58-1實(shí)驗(yàn)四超聲波測距實(shí)

11、驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)超聲波測距的方法；二、實(shí)驗(yàn)儀器超聲波傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、超聲波發(fā)射接受器、反射板、直流穩(wěn)壓電源三、實(shí)驗(yàn)原理超聲波是聽覺閾值以外的振動，其頻率范圍1041012Hz，超聲波在介質(zhì)中可產(chǎn)生三種 形式的振蕩：橫波、縱波和表面波，其中橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體、液體和氣 體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。超聲波測距中采用縱波，使用超聲波的頻率為40kHz，其在空氣中的傳播速度近似340m/s。當(dāng)超聲波傳播到兩種不同介質(zhì)的分界面上時(shí)，一部分聲波被反射，另一部分透射過界面。 但若超聲波垂直入射界面或者一很小的角度入射時(shí)，入射波完全被反射，幾乎沒有透射過界 面的折射波。這里采用脈沖反射法測量距離，因?yàn)槊}沖反射不涉及共振機(jī)理，與被測物體的 表面光潔度關(guān)系不密切。被測D=CT/2，其中C為聲波在空氣中的傳播速度，T為超聲波發(fā) 射到返回的時(shí)間間隔。為了方便處理，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成40KHz左右，具有一定間隔的系統(tǒng)由超聲波發(fā)送、接收、和調(diào)制脈沖波信號。測距系統(tǒng)框圖如下圖所示，由圖可見，顯示四個部分組成。|M *|發(fā)射部分顯示部分MCUX T f - in - in 摘收卻分圖1超聲波測距原理框圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.將超聲波發(fā)射接收器引出線接至超