1、测试技术实验报告班级：机械工程学院 14 级机械电子工程 1 班姓名：屈昭磊学号 1400412002实验一 温度传感器及温度控制实验(AD590)一、实验目的1、熟悉半导体型温度传感器 AD590 的基本性能。2、应用 AD590 实现对温度的检测和简单控制。二、实验所用单元温度传感器、温度传感器转换电路板、温度控制电路板、玻璃管水银温度计、直流稳压电源、低压交流电源、数字电压表、位移台架。三、实验原理及电路1、温度传感器电路如图 26-1 所示。AD590 能把温度信号转变为与绝对温度值成正比的电流信号 I0，比例因子为 1A/K。通过运算放大器实现电流运算，在运算放大器输出端得到与温度成
2、线性关系的电压 UO。102II通过调节电位器 RP1和 RP2，可以使 UO在被测温度范围内具有合适数值。例如被测温度范围为 0100，则可在 0时，调节 RP1使 UO为 0V；在 100时，调节 RP2使 UO为 5V，这样被测温度每变化 1对应 UO变化 50mV。R3RP3+15V-15V421876C1+5V-5V C2VARP1R1R2AD590I1I0I2 RP2DE-+图 26-1 温度传感器实验原理图在本实验中，由于 0和 100这两个温度不便得到，因此温度/电压的标定采用理论值推算的方法。在 0下 AD590 的电流理论值为 273.2A，要使输出电压 UO为 0V，则
3、I0与 I1相等：，那么A2.73RPV5I101 K31.8A2.7V5RP1100下 AD590 的电流理论值为 373.2A，此时要使 UO为 5V，则：，那么A10IRPUI02O2 K50A1VRP22、如果将转换电路的输出电压连接到加热及温度控制电路中（图 26-2）的电压比较器，通过继电器控制保温盒电热元件的通电或断电，这样根据电压比较器调温端的基准电压大小，就能使保温盒内的温度保持在某一数值范围内。 20VB12B3 LFU1K1 LM39+5VQ+-5V JVD2VD1+15VQ1RP4 R4R5K2J电 热元 件图 26-2 加热及温度控制电路图四、实验步骤1、固定好位移台
4、架，将温度传感器置于位移台架上，将水银温度计插入温度传感器上方的小孔内，轻靠在温度传感器上。2、在此实验中，我们用输出电压 UO反映实测温度，用温度计作为校核标准。根据上述理论推算方法，在温度传感器转换电路板上，调整好 RP1和 RP2的阻值。3、按照图 26-1 和图 26-2 接线，将实验箱（台）面板、转换电路板和温度传感器小板上的有关点相连，另外连接 E 点和 Q 点，将面板上数字电压表置于20V 档，转换电路板上 K2打在 B2（低温）侧。4、接通电源（加热电源开关 K1断开） ，经过几分钟，等待电路工作稳定，此时实验系统所测量的温度为室温 t。细调 RP1 使输出电压 UO与室温相对
5、应，其数值的关系为 。t05.UO5、调节电位器 RP4，使温度给定电压为 2V，即表示设定温度为 40，接通加热电源开关，观察升温过程。在升温过程中，由于温度计的热惯性比 AD590 小，因此温度计指示值要慢于 UO的变化。此时转换电路板上的红色指示灯 VD1灭，继电器 J 断开，传感器小板上的绿色指示灯亮，表示处于加热过程。当 UO达到 2V 时，继电器 J 吸合，断开加热电源，但温度仍会继续稍有上升，然后下降。当 UO 降到 2V 左右时，继电器 J 断开，接通加热电源，温度仍会继续稍有下降，然后上升。经过几次这样的循环，温度变化范围会稳定下来。如果温度计的平均指示值小于 40，应适当减
6、小 RP2的阻值，反之则要增加。调整 RP2，使温度计的平均指示值尽量接近 40。6、调节 RP4，使给定电压为 2.5V，设定温度为 50，重复上一步骤。5、实物连线六、实验报告1、实验内容中所采用的调节方法：先调节室温下的 RP1，再调节 40下的RP2，如果不考虑其它因素，这种方法是否是最合适的？为什么？答:这种方法不是最合适的，因为如果温度计的平均指示值小于 40，应适当减小 RP2的阻值，反之则要增加。调整 RP2，使温度计的平均指示值尽量接近 40。因此，调节完室温下的 RP1后，不应直接调节 40下的 RP2。2、说明本实验中的温度控制原理，这种控制方法有什么优缺点？答:（1）优
7、点：AD590 能把温度信号转变为与绝对温度值成正比的电流信号 I0，比例因子为 1A/K。通过运算放大器实现电流运算 ，在运算102II放大器输出端得到与温度成线性关系的电压 UO ，比较直观明了，观察现象明显。（2）缺点：人为误差较大，不确定因素较多。七、实验心得通过这次实验，对于半导体型温度传感器 AD590 的基本性能以及应用AD590 实现对温度的检测和简单控制等有了一个详细的了解，在今后的学习中，应该增强自身的动手实践能力，将理论与实践相结合，才能达到学以致用的效果。实验二 K 型热电偶的温度控制实验一、实验目的了解 K 型热电偶的特性与应用。二、实验所用单元加热室、K 型热电偶（
8、温度控制用） 、K 型热电偶（测量用） 、温度控制单位、热电偶、热电阻传感器转换板、数字电压表、万用表（自备）三、实验原理及电路当两种不同的金属组成回路，如二个接点处的温度不同，在回路中就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称为工作端，置于被测温度场，温度低的接点称为冷端（或自由端） ，冷端的温度为恒温，一般为室温或补偿后的0或 25。热电偶实验原理图如图 27-1 所示。K 型热电偶接至差动放大器的输入端，经放大后输出电压由数字电压表显示。+-+- +-+15V-15VR14R16R13R17+-R5RP2R687R9R10R12R1OUT1w3R15OUT2EG图 27-1 K 型热
9、电偶温度控制实验原理图四、实验步骤1、仔细阅读附录中的“温度控制仪表操作说明” ，学会基本参数设定。2、将温度控制用的热电偶插入加热室的一个传感器安置孔中，热电偶自由端引线插入实验台面板中的标准值输入端，红线为正极。3、将加热源16V 输出的两根电源线与加热室面板上的输入相连。4、将转换电路板 E、G 两端短接并接地，接通电源，调节 RP3使 OUT2为零，然后断开 E、G 之间的短接线。5、按照图 27-1 进行接线，测量用的 K 型热电偶放入加热室的另一个插孔中，两根引出线接至电路板上 E、G 两端，注意引出线带红色套管或红色线的为正极，接至 E 端，黑色线接至 G 端。6、设定温度控制仪
10、的给定值为 50，接通加热开关，等待温度稳定时，调节 Rw2使数字电压表指示值为 K 型热电偶 50下分度值的 100 倍，以便读数（K 型热电偶 50时的分度值为 2.022mV） ，重新设定温度给定值为 52，等待温度稳定时记录下数字电压表读数，重复进行以上步骤，温度给定值每次增加2，将实验结果记入下表中。表 27-1t() 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68UO2(mV) 2.022 2.042 2.060 2.082 2.100 2.121 2.140 2.162 2.1842.2025、实物连线图六、实验报告根据表 27-1 的实验结果，画出 K 型热电偶的特
11、性曲线22.022.042.062.082.12.122.142.162.182.22.22K型 热 电 偶 特 性 曲 线实验三 电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、 实验目的1、 了解电阻应变式传感器的基本机构与使用方法2、 掌握电阻式应变式传感器放大电路的调试方法3、 掌握单臂电桥电路的工作原理和性能二、 实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架三、 实验原理及电路1、电阻丝在外力作用下发生形变时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：R/R=K ，R 为电阻丝变化值， K 为应变灵敏系数，为电阻丝长度的相对变化量L/L.通过测量电路
12、将电阻变化转换为电流或电压输出。2、电阻应变式传感如图 1-1 所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变篇贴在梁的根部，可组成单臂、单桥与全桥电路，最大测量范围为正负 3mm。1外壳 2电阻应变片 3测杆 4等截面悬臂梁 5面板接线图图 1-1 电阻应变式传感器+5V21453、 电阻应变式传感的单臂电桥电路如图 1-2 所示，图中 R1、R2、R3 为固定，R 为电阻应变式片，输出电压 Uo=EK，E 为电桥转换系数。四、 实验步骤1、 固顶好位移台架，将电阻应变式传感器至于位移台架上，调节测微器使其指示15mm 左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，旋转测微器测杆使其与电阻
13、应变式传感器的测杆适度旋紧，然后调节两个滚花螺母使电阻应变式传感上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。2、 将试验箱（试验台内部已连接）面板上的正负 15V 和地端，用导线接到差动放大器上；将放大器放大倍数电位器 RP1 旋钮（试验台为增益旋钮）逆时针旋到终端位置。3、 用导线将差动放大器的正负数入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的 20V 挡按键（试验台为电压量程拨到 20V 档） ；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器 RP2 旋钮，使电压表指示向零趋近，然后换到 2v 量程，旋动调零继电器 RP2 旋钮使电压表指示为零；此后调零
14、继电器 RP2 旋钮不再调节，根据试验适当调节增益电位器 RP1。4、 按图 1-2 接线 R1、R2、R3 （电阻传感器部分固定电阻）与一个的应变片构成单臂电桥形式。5、 调节平衡电位器 RP，使数字电压表指示接近于零，然后旋动测微器使电压表指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，每次0.4mm，上下各 2mm，将位移量 X 和对应的输出电压值 Uo 记入表中。表 1-1X（mm）-2.0 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0Uo（mV）-0.034-0.026-0.021-0.016-0.0110 0.0020.0070.0120.0120.095、实验连线图六、实验报告1、 根据表 1-1 中的实验数据，画出输入 /输出特性曲线 Uo=f（X ）如下：2、 不能。输入电压的大小取决于电阻丝的长度3、 （1）因为电阻应变式传感为非线性系统，其输入、输出关系均为非线性，他们都将导致测量结果的非线性误差（2）仪器不精准，部分电路接触不良七、实验结果分析受环境的影响，实验过程中会产生误差。通过改实验使动手能力增强，并且能够分析误差产生和各种问题的原因。
