太原理工大学学生报告.doc

太原理工大学学生实验报告学院名称现代科技学院专业班级信息08-2学号2008100780实验成绩学生姓名刘洁琼同组人姓名岳文远、郑耀强、陈书星实验日期课程名称传感器原理与应用实验题目实验一温度传感器实验一、实验目的掌握温度传感器的特性、工作原理及其应用。二、实验原理实验电路图如图1-2所示,R2用作加热电阻,R3为负温度系数热敏电阻NTC,用来检测加热温度的变化,R3、R4、R5、R6组成全桥电路,当J1的1-2端、J2的1-2端断开时,则桥路后面的精密仪器放大器的输入电压为0,此时可以通过调节电位器RW对放大电路进行调0;当J1的1-2端、J2的1-2端接通时,则桥路的输出电压信号经放大调理电路放大,从而在Uo的输出端得到随加热温度变化而变化的电压信号。本实验中的温度传感器采用了热敏电阻,热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件,一般用半导体材料做成,可以分为负温度系数热敏电阻NTC(NegativeTemperaturecoefficientThermistor)和正温度系数热敏电阻PTC(PositiveTemperatureCoefficientThermistor),临界温度系数热敏电阻CTR(CriticalTemperatureResistor)三种,本实验用的是负温度系数热敏电阻NTC,NTC通常是一种氧化物的复合烧结体,特别适合于之间的温度测量,它的电阻值随着温度的升高而减小,其经验公式为:,式中,R0是在25时或其他参考温度时的电阻,是热力学温度(K),B称为材料的特征温度,其值图1-1与温度有关,主要用于温度测量。NTC和PTC的特征曲线如图1-1所示:图1-2三、实验设备万用表(自备)、温度传感器调理模块。四、实验内容与步骤将“温度传感器调理模块”插放到相应的实验挂箱上;在确保上述模块插放无误后,从实验屏上接入实验挂箱所需的工作电源(电源的大小及正负极性不能接错);进行调理电路的调零:先将“温度传感器调理模块”的拨动开关拨向下方(此时模块上的灯暗);用短路帽短接此模块上J1、J2下方的两个插脚,再调节电位器RW,用万用表测量的两端,使输出电压为零;再把短路帽切换到J1、J2上方的两个插脚。调零完成之后,再把拨动开关拨向上方(模块上的灯亮),此时电阻R2处于加热状态,用万用表测量的两端,在加热过程中,观测并记录输出电压的变化情况。五、思考题归纳总结NTC用作温度测量时应注意哪些问题,主要应用在什么场合,有哪些优缺点。答:NTC/PTC都属于热敏电阻。PTC指正温度系数热敏电阻;NTC指负温度系数热敏电阻;PTC用于过载、过流、过热、过温保护如充电器、空调、开关电源等的过流过载短路保护。NTC一般用于温度测量及控制和抑制浪涌电流比如手机电池保护及办公自动化设备的电路保护、电子温度度计、空调、冰箱、饮水机等家用电器。六、实验数据等待电压变化不是很快时每隔10s记录一次数据间隔(s)0102030405060708090电压(v)----------、实验结果与分析分析:随着温度的增加,电压变化减慢,其值逐渐减小八、实验报告要求整理实验数据,分析热敏电阻NTC的阻值随温度变化的情况;画出热敏电阻NTC的温度特征曲线。实验室名称指导教师签名:太原理工大学学生实验报告学院名称现代科技学院专业班级信息08-2学号2008100780实验成绩学生姓名刘洁琼同组人姓名岳文远、郑耀强、陈书星实验日期课程名称传感器原理与应用实验题目实验二金属箔式应变片——单臂电桥性能实验实验目的了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。实验原理应变片的安装位置如图2-2所示,应变式传感器已装到应变传感器模块上。传感器中各电阻应变片已接入到“THVZ-1型传感器实验箱”上,从左到右依次为R1、R2、R3、R4。可用万用表进行测量,R1=R2=R3=R4=350Ω。图2-2应变式传感器安装示意图金属丝在外力作用下发生机械形变时,其电阻值会发生变化,这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为:(1)当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时,将伸长,横截面积相应减小,电阻率因晶格变化等因素的影响而改变,故引起电阻值变化。对式(1)全微分,并用相对变化量来表示,则有:(2)式中的为电阻丝的轴向应变,用表示,常用单位(1=1×)。若径向应变为,电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比表示为,因为=2(),则(2)式可以写成:(3)式(3)为“应变效应”的表达式。称金属电阻的灵敏系数,从式(3)可见,受两个因素影响,一个是(1+),它是材料的几何尺寸变化引起的,另一个是,是材料的电阻率随应变引起的(称“压阻效应”)。对于金属材料而言,以前者为主,则,对半导体,值主要是由电阻率