温度测量及控制实验
温度控制的实验报告
温度控制的实验报告1. 引言温度是物体分子热运动的表现，是许多实验和工业过程中需要精确控制的一个变量。
本实验旨在研究温度控制的原理和方法，通过实验验证不同温控设备的性能，并对温度控制的误差进行分析。
2. 实验目的1. 了解温度控制的基本原理和方法；2. 掌握温度控制设备的操作方法；3. 分析温度控制的误差来源，并提出改进方案。
3. 实验装置和材料- 温度控制设备：恒温水浴器、温度计；- 反应容器：玻璃烧杯、烧杯夹；- 实验溶液：蒸馏水。
4. 实验步骤1. 将恒温水浴器放在实验台上，接通电源并调整温度设置；2. 在玻璃烧杯中加入适量蒸馏水；3. 将烧杯夹固定在温水浴器外壁上，并将玻璃烧杯置于夹子中，使其与恒温水浴器中的水接触；4. 等待一段时间，使烧杯中的水温稳定在设定的温度；5. 用温度计测量烧杯中水的实际温度，并记录下来；6. 根据测量结果，分析温度控制设备的误差和准确度。
5. 实验结果设置温度() 实际温度():: ::30 29.540 39.850 49.960 59.76. 结果分析通过实验结果可以看出，温度控制设备在大部分情况下能够实现较为准确的温度控制，但仍存在一定的误差。
可能的误差来源包括：1. 温度计的准确度：温度计本身存在一定的误差，会对实际温度测量结果产生影响；2. 温度控制设备的稳定性：恒温水浴器在调整温度过程中可能存在波动，导致实际温度与设定温度不完全一致；3. 烧杯和夹子的传热性能：烧杯与恒温水浴器之间的传热效果可能存在差异，影响实际温度的稳定性。
为减小温度控制误差，可以采取以下改进措施：1. 使用更加精准的温度计进行测量，减小温度计本身误差对实验结果的影响；2. 对恒温水浴器进行进一步调试，提高其温度控制的稳定性；3. 优化烧杯与夹子之间的接触条件，改善传热效果。
7. 结论通过本实验的探究，我们对温度控制的原理和方法有了更深入的了解，并掌握了温度控制设备的操作方法。
物理实验技术中的温度控制与测量技巧与方法
物理实验技术中的温度控制与测量技巧与方法1.引言在物理实验中，温度控制与测量是非常重要的一项工作。
正确的温度控制和准确的温度测量，能够保证实验结果的可靠性和准确性。
本文将探讨物理实验中常用的温度控制与测量技巧与方法。
2.温度控制技巧2.1 恒温器的应用在物理实验中，维持恒定的温度是十分重要的。
为了实现这一目标，常常需要使用恒温器。
恒温器通过对加热或冷却系统进行控制，使得系统温度能够保持在设定的恒定值附近。
恒温器通常采用PID控制算法，通过对温度传感器和执行器的反馈信号进行处理，调节加热或冷却系统的输出。
在实验中，我们可以根据需求调节恒温器的设定温度，从而实现对实验环境的温度控制。
2.2 温箱的使用对于一些需要在特定温度下进行实验的情况，温箱是一个非常有效的温度控制工具。
温箱通常由内外两个隔热层构成，内部可以放置实验样品并控制温度。
通过控制加热系统和冷却系统，温箱能够在一定范围内保持恒定的温度。
在实验过程中，将样品放置在温箱中，可以保证实验在特定温度条件下进行，从而减小温度变化对实验结果的影响。
3.温度测量技巧与方法3.1 温度传感器在物理实验中，温度的准确测量对于实验结果的可靠性至关重要。
常见的温度传感器有热电阻、热电偶和半导体温度传感器等。
热电阻通常由铂、镍、铜等金属制成，其电阻随温度的变化而变化。
热电偶则由两种不同金属导线构成，通过测量热电偶之间的温差来确定温度。
半导体温度传感器则利用了半导体材料的特性，通过测量半导体元件的电阻变化来获取温度信息。
根据实验需求和测量要求，可以选择合适的温度传感器进行温度测量。
3.2 红外测温技术红外测温技术是一种非接触式的温度测量方法，适用于对局部区域温度进行测量的情况。
该技术利用物体辐射的红外辐射能量与其表面温度之间的关系，通过测量红外辐射能量来确定物体的温度。
红外测温技术无需直接接触被测物体，非常方便快捷。
这种技术常用于高温实验或不便于接触测量的物体，如地面温度、熔岩温度等。
温度及其测量实验报告
一、实验目的1. 了解温度及其测量在科学研究、工业生产和日常生活中的重要性。
2. 掌握温度测量的基本原理和方法。
3. 熟悉常用温度测量仪器的使用和操作。
4. 分析温度测量误差，提高实验数据处理能力。
二、实验原理温度是表征物体冷热程度的一个物理量，常用单位有摄氏度（℃）和开尔文（K）。
温度测量方法主要有接触式测量和非接触式测量两种。
1. 接触式测量接触式测量是将温度传感器直接与被测物体接触，通过测量传感器内部温度变化来反映被测物体的温度。
常用的接触式温度传感器有热电偶、热电阻、热敏电阻等。
2. 非接触式测量非接触式测量是利用红外线、微波、超声波等手段，在不接触被测物体的情况下测量其温度。
常用的非接触式温度传感器有红外测温仪、微波测温仪、超声波测温仪等。
三、实验仪器与设备1. 热电偶温度计2. 铂电阻温度计3. 热敏电阻温度计4. 数字温度计5. 恒温水浴锅6. 温度计校准仪7. 数据采集器四、实验步骤1. 热电偶温度计测量（1）将热电偶温度计的冷端与恒温水浴锅的液体接触，确保冷端温度稳定。
（2）将热电偶温度计的热端插入恒温水浴锅的液体中，观察温度计示数。
（3）重复上述步骤，记录不同深度处的温度值。
2. 铂电阻温度计测量（1）将铂电阻温度计的冷端与恒温水浴锅的液体接触，确保冷端温度稳定。
（2）将铂电阻温度计的热端插入恒温水浴锅的液体中，观察温度计示数。
（3）重复上述步骤，记录不同深度处的温度值。
3. 热敏电阻温度计测量（1）将热敏电阻温度计的冷端与恒温水浴锅的液体接触，确保冷端温度稳定。
（2）将热敏电阻温度计的热端插入恒温水浴锅的液体中，观察温度计示数。
（3）重复上述步骤，记录不同深度处的温度值。
4. 数字温度计测量（1）将数字温度计的探头插入恒温水浴锅的液体中。
（2）观察数字温度计示数，记录温度值。
5. 温度计校准（1）将温度计校准仪的探头插入恒温水浴锅的液体中。
（2）观察温度计校准仪示数，记录温度值。
温度控制系统实验报告
温度控制系统实验报告温度控制系统实验报告一、引言温度控制系统作为现代自动化领域的重要组成部分，广泛应用于工业生产、家电和环境控制等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的温度控制系统，了解其工作原理和性能特点。
二、实验目的1. 了解温度控制系统的基本原理；2. 掌握温度传感器的使用方法；3. 熟悉PID控制算法的应用；4. 分析温度控制系统的稳定性和响应速度。
三、实验装置本实验使用的温度控制系统由以下组件组成：1. 温度传感器：用于测量环境温度，常见的有热敏电阻和热电偶等；2. 控制器：根据温度传感器的反馈信号，进行温度控制；3. 加热器：根据控制器的输出信号，调节加热功率；4. 冷却装置：用于降低环境温度，以实现温度控制。
四、实验步骤1. 搭建温度控制系统：将温度传感器与控制器、加热器和冷却装置连接起来，确保各组件正常工作。
2. 设置控制器参数：根据实际需求，设置控制器的比例、积分和微分参数，以实现稳定的温度控制。
3. 测量环境温度：使用温度传感器测量环境温度，并将测量结果输入控制器。
4. 控制温度：根据控制器输出的控制信号，调节加热器和冷却装置的工作状态，使环境温度保持在设定值附近。
5. 记录数据：记录实验过程中的环境温度、控制器输出信号和加热器/冷却装置的工作状态等数据。
五、实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得出以下结论：1. 温度控制系统的稳定性：根据控制器的调节算法，系统能够在设定值附近维持稳定的温度。
但是，由于传感器的精度、控制器参数的选择等因素，系统可能存在一定的温度波动。
2. 温度控制系统的响应速度：根据实验数据，我们可以计算出系统的响应时间和超调量等参数，以评估系统的控制性能。
3. 温度传感器的准确性：通过与已知准确度的温度计进行对比，我们可以评估温度传感器的准确性和误差范围。
六、实验总结本实验通过搭建温度控制系统，探究了其工作原理和性能特点。
通过实验数据的分析，我们对温度控制系统的稳定性、响应速度和传感器准确性有了更深入的了解。
热学实验中的温度测量与控制技巧
热学实验中的温度测量与控制技巧热学实验中的温度测量与控制技巧是实验室研究热学现象和性质的关键步骤。
本文将介绍几种常用的温度测量方法以及控制温度的技巧，并对它们的优缺点进行分析。
一、温度测量方法1. 接触式测温方法接触式测温方法是通过直接接触被测物体来测量温度的方法。
常用的接触式测温设备包括温度计、热电偶和铂电阻温度计等。
温度计适用于常温范围内的温度测量，它基于材料的热膨胀或热电性质来测量温度。
温度计可以分为水银温度计、酒精温度计等。
它们具有测量精度高、响应速度快的优点，但在极低温或极高温的环境下可能会出现溢出或破裂的问题。
热电偶是一种将两种不同材料的导线焊接在一起，利用它们的热电效应来测量温度的设备。
热电偶的优点是能够测量较高温度范围，并且具有较好的抗干扰能力。
然而，由于接触式测温需要与被测物体接触，因此可能会造成测量结果的不准确。
铂电阻温度计是利用铂的电阻特性随温度变化而变化来测量温度的设备。
它具有较高的精度和稳定性，适用于精密温度测量，但相对来说价格较高。
2. 非接触式测温方法非接触式测温方法是指无需直接接触被测物体即可测量温度的方法。
常用的非接触式测温设备包括红外测温仪和热像仪等。
红外测温仪利用物体辐射能量与温度之间的关系来测量温度。
它通过检测物体发出的红外辐射能量来确定物体的温度。
红外测温仪具有测量速度快、操作简单、不会对被测物体造成污染等优点，适用于需要避免与被测物体接触或对温度变化进行快速监测的场合。
热像仪能够将物体表面的红外辐射能量转化为图像，通过分析图像的热量分布来测量温度。
热像仪广泛应用于工业、医疗等领域，具有全面、可视化的优点。
然而，热像仪的价格较高，一般用于对温度监测要求较高的场合。
二、温度控制技巧温度控制是热学实验中必不可少的一环。
以下介绍几种常用的温度控制技巧。
1. 恒温槽控制恒温槽是一种常见的温度控制设备，它通过控制槽内的加热或制冷装置来保持恒定的温度。
恒温槽适用于对温度变化较缓慢且需要长时间保持恒温的实验，如水浴恒温法。
PID温度控制实验
PID 温度控制实验PID(ProportionalIntegralDerivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，它根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量对系统进行控制。
当我们不彻底了解一个系统和被控对象，或者不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 PID 控制技术。
由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制。
PID 调节控制是一个传统控制方法，它合用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是 PID 参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
本实验以 PID 温度控制为例，通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制等专业知识的理解。
2、掌握正校实验的方法，并用正交实验法来确定最佳 P、I、D 参数3、会求根据温度变化曲线求出相应的超调量、稳态误差和调节时间的方法二、仪器与用具加热装置、加热控制模块、单片机控制及显示模块、配套软件、电脑。
三、实验原理1、数字 PID 控制原理数字 PID 算法是用差分方程近似实现的,用微分方程表示的 PID 调节规律的理想算式为:1de(t)u(t)KP[e(t)e(t)dtTD] (1)TI0dt 单片机只能处理数字信号，上式可等价于:tTUnKP[enTIeii0nTD(enen1)] (2) TTTenD(en2en1en2)] (3) TIT (2) 式为位置式 PID 算法公式。
也可把(2)式写成增量式 PID 算法形式: UnUnUn1KP[enen1 其中,en 为第 n 次采样的偏差量； en-1 为第 n-1 次采样的偏差量； T 为采样周期； TI 为积分时间；TD 为微分时间； KP 为比例系数。
2、PID 温度控制的框图设定温度(SV)温度偏差(EV)(EV=SV-PV)PID 调节器按周期调节脉冲宽度输出加热装置实际温度(PV)图 1PID 温度控制的框图温度 PID 控制是一个反馈调节的过程:比较实际温度(PV)和设定温度(SV)的偏差,偏差值经过 PID 调节器运算来获得控制信号,由该信号控制加热丝的加热时间,达到控制加热功率的目的,从而实现对系统的温度控制。
测量温度变化实验报告
一、实验目的1. 了解温度计的工作原理和测量方法；2. 掌握温度变化的基本规律；3. 学会使用温度计进行温度测量实验。
二、实验原理温度是表示物体冷热程度的物理量，温度计是测量温度的仪器。
本实验通过测量不同温度下物体的温度变化，探究温度变化的基本规律。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：温度计、水浴锅、温度计支架、酒精灯、烧杯、加热装置、搅拌器；2. 实验材料：水、冰块、金属块、酒精、石蜡等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器和材料，将温度计固定在温度计支架上；2. 将水倒入烧杯中，放入冰块，用温度计测量冰水混合物的温度，记录数据；3. 将烧杯放入水浴锅中，用酒精灯加热水浴锅，观察温度计示数的变化，记录不同温度下的数据；4. 当水温达到预定温度时，停止加热，观察温度计示数的变化，记录数据；5. 重复步骤2-4，分别测量不同物质的温度变化，如金属块、石蜡等；6. 分析实验数据，总结温度变化规律。
五、实验数据1. 冰水混合物温度：0℃；2. 加热水浴锅时，温度随时间变化如下：时间（min） | 温度（℃）------------ | ------------0 | 102 | 303 | 404 | 505 | 606 | 707 | 808 | 909 | 10010 | 1103. 金属块温度随时间变化如下：时间（min） | 温度（℃）------------ | ------------0 | 201 | 402 | 603 | 804 | 1005 | 1206 | 1407 | 1608 | 1809 | 2004. 石蜡温度随时间变化如下：时间（min） | 温度（℃）------------ | ------------0 | 501 | 602 | 703 | 804 | 905 | 1006 | 1107 | 1208 | 1309 | 14010 | 150六、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了不同物质的温度变化数据；2. 分析实验数据，发现温度随时间的变化呈线性关系，即温度随时间的增加而升高；3. 不同物质的温度变化速率不同，这与物质的导热性能有关；4. 在实验过程中，温度计的示数稳定，说明温度计具有较高的测量精度。
温度技术测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解温度测量的基本原理和方法；2. 掌握常用温度传感器的性能特点及适用范围；3. 学会使用温度传感器进行实际测量；4. 分析实验数据，提高对温度测量技术的理解。
二、实验仪器与材料1. 温度传感器：热电偶、热敏电阻、PT100等；2. 温度测量仪器：数字温度计、温度测试仪等；3. 实验装置：电加热炉、万用表、连接电缆等；4. 待测物体：不同材质、不同形状的物体。
三、实验原理1. 热电偶测温原理：利用两种不同金属导体的热电效应，即当两种导体在两端接触时，若两端温度不同，则会在回路中产生电动势。
通过测量电动势的大小，可以计算出温度。
2. 热敏电阻测温原理：热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，根据电阻值的变化，可以计算出温度。
3. PT100测温原理：PT100是一种铂电阻温度传感器，其电阻值随温度变化而线性变化，通过测量电阻值，可以计算出温度。
四、实验步骤1. 实验一：热电偶测温实验（1）将热电偶插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量热电偶冷端温度；（3）根据热电偶分度表，计算热电偶热端温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
2. 实验二：热敏电阻测温实验（1）将热敏电阻插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量热敏电阻温度；（3）根据热敏电阻温度-电阻关系曲线，计算热敏电阻温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
3. 实验三：PT100测温实验（1）将PT100插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量PT100温度；（3）根据PT100温度-电阻关系曲线，计算PT100温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
五、实验结果与分析1. 实验一：热电偶测温实验实验结果显示，热电偶测温具有较高的准确性，误差在±0.5℃以内。
分析误差原因，可能包括热电偶冷端补偿不准确、热电偶分度表误差等。
2. 实验二：热敏电阻测温实验实验结果显示，热敏电阻测温具有较高的准确性，误差在±1℃以内。
温度的测量及控制.
温度的测量及控制（一）温标温度是表征体系中物质内部大量分子、原子平均动能的一个宏观物理量。
物体内部分子、原子平均动能的增加或减少，表现为物体温度的升高或降低。
物质的物理化学特性，都与温度有密切的关系，温度是确定物体状态的一个基本参量，因此，温度的准确测量和控制在科学实验中十分重要。
温度是一种特殊的物理量，两个物体的温度只能相等或不等。
为了表示温度的的高低，相应的需要建立温标。
那么，温标就是测量温度时必须遵循的规定，国际上先后制定了几种温标。
1．摄氏温标是以大气压下水的冰点（0℃）和沸点（100℃）为两个定点，定点间分为100等份，每一份为1℃。
用外推法或内插法求得其它温度t。
2．1848年开尔文（Kelvin）提出热力学温标，通常也叫做绝对温标，以开（K）表示，它是建立在卡诺循环基础上的。
设理想的热机在和（＞）二温度之间工作，工作物质在吸热，在温度放热，经一可逆循环对外做功热机效率卡诺循环中和仅与热量和有关，与工作物质无关，在任何工作范围内均具有线性关系，是理想的科学的温标。
若规定一个固定温度，则另一个温度可由式求得。
理想气体在定容下的压力（或定压下的体积）与热力学温度呈严格的线性函数关系。
因此，国际上选定气体温度计，用它来实现热力学温标。
氦、氢、氮等气体在温度较高、压强不太大的条件下，其行为接近理想气体。
所以，这种气体温度计的读数可以校正成为热力学温标。
热力学温标，规定“热力学温度单位开尔文（K）是水三相点热力学温度的1/273.15”。
热力学温标与摄氏温度分度值相同，只是差一个常数T＝273.15 + t由于气体温度计的装置复杂，使用不方便，为了统一国际间的温度量值，1927年拟定了“国际温标”，建立了若干可靠而又能高度重现的固定点。
随着科学技术的发展，又经多次修订，现在采用的是1990国际温标（ITS－90），其定义的温度固定点、标准温度计和计算的内插公式请参阅中国计量出版社出版的《1990年国际温标宣贯手册》和《1990国际温标补充资料》。
温度测量控制实验
温度测量控制实验一、实验目的：掌握温度传感器在测控系统中的实际应用，对温度闭环控制系统中的数据采集、参数调整、控制规律（曲线）、误差产生及不稳定状态进行验证。
二、实验原理：用所提供的K型热电偶、数据采集器、温度测量控制仪、PC计算机组成闭环温度控制系统，在一定温度X围内（<150℃）对热源进行连续的高精度温度控制。
三、所需单元：K型热电偶、数据采集器、温度测控仪、计算机四、实验步骤：1、仔细阅读SET-300测控系统软件运用说明（P76）及硬件说明（P83），并按说明在计算机上安装好软件。
2、如图（1）组成闭环温控系统。
3、将温控仪“加热方式”开关置“外”端，“冷却控制”开关置“外”端。
“加热手动”旋钮到底，并听到“喀”声。
4、打开“温控仪”、集据采集器“开关5、在计算机测控界面上，选择“温度测量控制“实验内容，并设定好相关控制值及调节规律PID三个参数，选择正确的A/D、DA、Do通道。
建议：温度设定值：70℃、采样周期：1s 、P= I= D=注意：P不能设为零。
6、点击“运行”按钮，注意数据采集器上的红色发光二极管。
是否闪烁，如有表示数据采集器与计算机通讯联系正常，否则需检查：通讯端口是否设置正确（1? 2?），计算机通讯口是否正常工作、软件是否安装正确。
7、注意观察测控界面右方的图形框，可以看到黄、红、绿三条曲线，黄线表示设定值、红线表示控制量输出曲线、绿线表示测量（过程量）输出曲线。
8、随着实验进行绿线将逐步靠近黄线，说明热源的温度值正逐步接近设定值，经过逼近超调逼近几个周期，温度值趋与稳定，注意观察稳定后偏差指示大小。
9、当温度到达设定值后，数据采集器“D03”端输出继电器导通信号，使“温控仪”中的冷却风扇启动，达到快速降温的目的，进而缩短实验时间。
10、改变温度设定值（下降或上升），观察控制曲线的输出状况及测量（过程量）的响应状态。
11、改变温度设定值，分别改变PID三个参数中的任一参数，观察控制曲线的输出状态及测量（过程量）的响应状态。
小学四年级温度数学教案：工程测量中的温度控制
小学四年级温度数学教案：工程测量中的温度控制温度是我们日常生活中经常遇到的物理量，无论是在家里看电视、生活中的烹饪、还是工作场所中的环境控制，对温度的了解都是非常重要的。
特别是在工程测量领域，温度的控制更是一个至关重要的因素。
因为温度的变化会对工程测量的精度和稳定性产生很大的影响。
因此，在本文中，我们将介绍小学四年级温度数学教案，主要涉及工程测量中的温度控制。
一、实验目的通过本次实验，让小学四年级学生了解温度在工程测量中的作用，学习如何控制温度对于保证测量精度的关键性。
二、实验材料热水器、温度计、器皿、玻璃管、电子秤。
三、实验步骤1、实验前准备工作将玻璃管的一侧塞上棉花，另一侧塞上温度计，清洗好器皿和电子秤并备好热水器和水。
2、测量温度将器皿放入热水器中加热，待水温达到一定温度后再将器皿取出来，放到桌上。
将温度计插入到玻璃管内，并将玻璃管插入到器皿中，使温度计底部正好接触到热水中。
记录温度计读数。
3、控制温度在第2步的基础上，我们可以试着让温度降低，或者升高。
比如，可以调节热水器的温度，改变器皿内的水量，或者直接加入冰块等方法，让温度发生明显的变化，再记录温度计读数。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们可以得到一些数据和结论。
1、温度的变化会对测量精度产生较大的影响。
如果温度变化不可控，则测量数据的精度和稳定性都会受到影响。
2、温度的变化可以通过控制水量、调整热水器温度等方式进行控制。
这就需要我们对温度的控制有一定的了解和技巧。
3、在实际工程测量中，温度的控制也是必不可少的。
在高精度测量拍摄、工作温度要求严格的环境，甚至包括一些微生物实验等方面，对温度的控制要求尤其严格。
需要选择适当的测量仪表和测量方法，以及合适的控制手段，来确保温度的精确控制和管理。
五、安全注意事项在实验中，需要注意热水的温度，避免烫伤手部，同时要小心使用电器和测量仪器等设备，做好安全保障措施，确保师生的安全。
六、实验总结通过本次实验，小学四年级学生可以清楚地了解到温度在工程测量中的重要性。
温度测量与控制电路创新实验设计
基金项目： 华南理工大学 电气信 息与控制 国家级教学 实验示 范中心创
新 项 目（ｄ —９ ９ ０ ｗ） ｘ ｘｙ ０ ０ ３
作 者 简 介 ： 锋 （ ９ ６ ） 男 ， 东 汕 头 ， 士 ， 程 师 ， 校 区 电 工 电 张廷 １ ６一 ， 广 硕 工 南
Ｉ Ｓ １ ０２ Ｓ Ｎ ０
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４ ５ ９ ６
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实
验
技
术
与
管
理
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—
第２ ８卷
第１ ２期
２１ 年 １ ０１ ２月
ＣＮ１ —２ ３ ／ １ ０４Ｔ
Ｅｘ ｒｍｅ ｔ ｌＴｅ ｈ ｌ ｇ ｎ ａ ａ ｅ ｅ ｔ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｍ ｎ ｇ ｍ ｎ
路实验 内容 涵盖 了 电工 电子 技术 中的受 控源 、 电流／ 电
压 变换 、 电压 跟 随器 、 号放 大 、 信 电压 比较 器 、 电接触 继
收稿 日期 ：０ １ ０ — ５ ２ １ — ２ ２
置、 温度显示 、 功率 输 出等组成 。温 度传感 器 的作用是
把温 度值转 换成 电流或 电压信 号 ， 一 变换 器 是 将 绝 Ｋ℃ 对温 度 （ 转 换 成摄 氏温 度 （ ， Ｋ） ℃） 经放 大 后 送 入 比较
Ｅ ｍａｌ ｔ ｈ ｎ ＠ ｓ ｕ ． ｄ ． ｎ ． ｉ： ｚ ａ ｇ ｃ ｔ ｅ ｕ ｃ ｆ
２ ．华 南理 工大 学 电力 学院 ，广 东 广 州 ５ ００ ） １ ０ ６
物理实验技术中的温度测量与控制技巧
物理实验技术中的温度测量与控制技巧温度是物体内部分子活动程度的直接反映，因此在物理实验中，准确测量和控制温度是十分重要的。
本文将介绍几种常用的物理实验技术中的温度测量与控制技巧，探讨它们的原理、应用范围以及一些实际操作的经验。
第一种技巧是热电偶温度测量法。
热电偶是一种利用两个热电极之间产生的热电势差来测量温度的装置。
当两个热电极处于不同温度时，就会在热电极之间产生一定的热电势差。
热电偶的热电势与温度呈线性关系，通过校准可以得到热电势与温度的对应关系。
在实验中，可以将热电偶插入被测物体中，通过测量热电势差来间接测量被测物体的温度。
这种技术广泛应用于各种物理实验中，如热力学实验、材料研究等。
第二种技巧是红外测温技术。
红外测温技术利用物体在不同温度下辐射的红外辐射能量与温度之间的关系来测量温度。
红外测温仪通过接收物体发出的红外辐射，通过测量红外辐射能量的分布来计算物体的温度。
与热电偶相比，红外测温技术无需接触被测物体，可以实现非接触式测温，适用于一些需要隔离的实验环境或无法直接接触的物体。
此外，红外测温技术还可以快速测量物体表面的温度分布，对于温度变化较快的实验尤为适用。
第三种技巧是恒温控制技术。
在一些物理实验中，需要保持被测物体的温度恒定，在这种情况下，恒温控制技术就起到关键作用。
恒温控制常使用热水浴仪或恒温器来实现。
热水浴仪通过水加热达到恒温目标，并通过水的传热使得被测物体的温度逐渐趋于恒定。
而恒温器则是一种将恒温水循环引入被测物体中，通过控制水温来实现恒温控制的设备。
恒温控制技术在化学实验、生物实验等领域得到广泛应用，为实验结果的准确性提供了保障。
除了上述几种常用的温度测量与控制技巧外，还有一些其他的应用。
例如，在超导实验中，温度的精确控制对于超导体的性能很重要。
此时，常用的技术包括使用液氮或液氦进行低温控制，通过超导体的电阻随温度变化的特性来测量温度，以及利用控温槽等设备来实现恒温控制。
另外，在空气动力学实验中，温度的测量和控制则常常涉及到风洞等设备的使用，通过控制风洞气流的温度来模拟实际环境下的温度条件。
温度的测量与控制总结报告
温度的测量与控制总结报告作者：张永福、吴炜、李季红指导老师：周维龙、密茜一、设计要求：设计并制作一套能在30°C到80°C范围内实现温度测量与控制的电路系统。
系统中采用20Q/30W的空心瓷管电阻（或水泥电阻）做为电热元件，用直流稳压电源（30V/2A）做为供电电源，用PT100做为温度传感器。
二、设计任务：基本要求：（1）设计一个温度测量电路，其输出电压能随电热元件温度的变化而变化；记录温度在30°C~60°C范围内每变化5°C对应的模拟电压值（填写表1）；（2）以数字方式显示温度值；（3）先将电热元件温度稳定地控制在40°C （保持至少一分钟）；然后快速升温到60-C并将温度稳定地控制在609 （保持至少两分钟）；并分别用LED指示灯指示升温中、温度达到40°C和温度达到60°C。
提高要求：（1）可以将电热元件温度稳定地控制在30°C~80°C之间的任一指定温度值，温度值可以设定；尽量减短升温时间，减小温度起伏；（2）从40°C升温到60°C的时间可以设置：并尽量保持匀速升温；（3）自由发挥。
说明：（1）以具有测温功能的万用表做为标准温度计。
（2）竞赛和测试都使用学生配给的一套设备。
（3）竞赛系统和万用表的测温传感器可以贴近粘贴在电热元件上。
（4）为缩短测试周期，正式测试前可风扇等强制降温方法，将电热元件的温度保持在较低温度的状态；尽量在两个升温过程中完成所有参数的测试，可以两组交替测试。
三、总体思路：温度的测量和控制主要分为四个步骤进行：1.温度的采集：利用PT100对温度进行采集，通过采集电路，输出一个电压信号即温度采集信号。
2.数据的处理：对采集到的电压信号，输入到G2553系统，通过AD转换及一定的换算公式，输出一个PWM控制信号。
3.加热的控制：以达林顿管做开关管，采用PWM方式调节功率。
温度检测与控制实验报告
实验三十二温度传感器温度控制实验1.了解温度传感器电路的工作原理2.了解温度控制的基本原理3.掌握一线总线接口的使用这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。
1.DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 简介Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或者过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V 的电压范围，使系统设计更灵便、方便。
DS18B20 测量温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C。
DS18B20 可以程序设定 9~12 位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。
DS18B20 内部结构DS18B20 内部结构主要由四部份组成： 64 位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。
DS18B20 的管脚罗列如下: DQ 为数字信号输入/输出端； GND 为电源地； VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
光刻ROM 中的 64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看做是该DS18B20 的地址序列码。
64 位光刻 ROM 的罗列是：开始 8 位(28H)是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
光刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。
DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例:用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625℃/LSB 形式表达，其中 S 为符号位。
温度测量实验报告
温度测实验
一、实验目的
1．通过温度测量实验增加对温度测量方面理论知识的理解
2．掌握Pt热电阻温度计的使用以及定标方法
二、实验内容
1.熟悉管式电阻炉的操作步骤，并将电阻炉的温度加热到300℃左右；
2.熟悉热电阻温度计的使用方法，同时对于Pt电阻温度计的温度-时间曲线进行标定；
3.绘制Pt电阻温度计的温度-时间曲线，并确定其时间常数；
对数化后求时间常数，如图4
图4.对数化后的t~-ln(yt-y )/(y0-y )关系图
由图4求得时间常数
四、分析和建议
从实验结果来看，升温和降温所求得时间常数有较大偏差，原因可能是因为降温过程中存在一些干扰因素，比如人员跑动带来得空气对流。而升温过程是中恒温箱中进行，条件更稳定一点。
建议：增加定量分析的要求。
时间与温度的关系如下：
故易推导出：
三、实验数据记录
实验数据记录在excel表格中温度测量实验数据.xlsx
升温过程
记录如下图1：
图1.电阻升温过程温度随时间变化图
为求时间常数，对数化后得到图2
图2.对数化后的t~-ln(yt-y )/(y0-y )关系图
由上图可以得到
降温过程
降温曲线记录如下图3
图3.电阻降温过程温度随时间变化图
实验二十六 温度传感器及温度控制实验
实验二十六 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I 0，比例因子为1μA/K 。
通过运算放大器实现电流运算102I I I -=，在运算放大器输出端得到与温度成线性关系的电压U O 。
通过调节电位器RP 1和RP 2，可以使U O 在被测温度范围内具有合适数值。
例如被测温度范围为0～100℃，则可在0℃时，调节RP 1使U O 为0V ；在100℃时，调节RP 2使U O 为5V ，这样被测温度每变化1℃对应U O 变化50mV 。
R R AD 590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273.2μA ，要使输出电压U O 为0V ，则I 0与I 1相等：A2.273RP R V 5I I 1101μ=+==，那么Ω=μ=+K 31.18A2.273V 5RP R 11100℃下AD590的电流理论值为373.2μA ，此时要使U O 为5V ，则：A100I I RP R U I 1022O 2μ=-=+=，那么Ω=μ=+K 50A100V 5RP R 222、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。
+5V 1R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。
物理实验技术中温度测量与温度控制技巧
物理实验技术中温度测量与温度控制技巧温度是物理实验中一个非常重要的参数。
准确的温度测量可以确保实验结果的可靠性和准确性，并且在一些实验中，精确的温度控制也是必要的。
本文将探讨一些物理实验技术中温度测量与温度控制的技巧。
一、温度测量技巧1. 接触式温度计：接触式温度计是一种常见且可靠的温度测量工具。
常见的接触式温度计有普通温度计和热电偶。
在使用接触式温度计进行测量时，需要将温度计的探头与待测物体接触，以确保获得准确的温度值。
此外，在进行接触式温度测量时要注意，待测物体和温度计要达到热平衡，避免温度梯度造成误差。
2. 非接触式温度计：非接触式温度计是一种不需要直接接触待测物体的温度测量工具。
常见的非接触式温度计有红外线测温仪和热像仪。
非接触式温度计适用于测量高温、电气元件、光学器件等无法直接接触的物体的温度。
在使用非接触式温度计时，需要注意测量距离、测量角度和测量环境等因素，以获得准确的温度值。
3. 多点温度测量：对于一些需要对待测物体进行全面温度分布测量的实验，多点温度测量是必要的。
通过在不同位置设置多个温度测量点，可以获取物体不同区域的温度分布情况。
多点温度测量常用的方式有网络温度传感器和热电阻温度传感器阵列等。
二、温度控制技巧1. 加热与冷却控制：在一些实验中，需要对待测物体进行温度控制。
加热与冷却控制是常用的温度控制技术之一。
可以通过加热器、冷却器、恒温槽等设备对待测物体进行加热或冷却，并通过温度传感器和控制器实时监测和控制温度。
在进行加热与冷却控制时，需要注意设备的稳定性和温度控制的精确性，确保待测物体的温度始终保持在设定的范围内。
2. 温度梯度控制：在一些实验中，需要对待测物体进行温度梯度控制。
温度梯度控制可以通过温度梯度装置来实现，常用的温度梯度装置有热电器、恒温槽等。
温度梯度控制可以使待测物体在不同位置具有不同的温度，从而模拟实际应用场景中的温度梯度情况。
3. 自动控温技术：自动控温技术可以实现对待测物体的温度自动控制，提高实验的效率和准确性。
物理实验技术中的温度测量与控制方法
物理实验技术中的温度测量与控制方法在物理实验中，温度是一个非常重要的指标，它可以影响到实验结果的准确性和可重复性。
因此，准确的温度测量和控制方法对于实验的成功实施至关重要。
本文将探讨一些常见的物理实验技术中的温度测量与控制方法。
一、温度测量方法1. 接触式温度测量方法接触式温度测量方法是通过将温度传感器直接接触到待测物体上来测量温度。
常见的接触式温度传感器有热电偶和热敏电阻。
热电偶通过测量两个不同材料间的温差产生电压信号，从而计算出温度。
热敏电阻则是通过材料的电阻随温度的变化来进行测量。
2. 非接触式温度测量方法非接触式温度测量方法是通过测量物体表面的红外辐射来推算出温度。
红外测温仪是常见的非接触式温度测量设备。
这种方法可以方便地对无法直接接触的物体进行温度测量，而不会对物体产生影响。
3. 其他温度测量方法除了上述的接触式和非接触式温度测量方法之外，还有一些其他的温度测量方法，比如电子温度计、液体膨胀温度计等。
这些方法根据不同的原理和应用场景来选用。
二、温度控制方法1. 恒温槽恒温槽是一种常见的用于温度控制的装置。
它通过控制槽内介质的温度来达到待测物体所需的温度条件。
恒温槽可以提供稳定的温度环境，对于一些对温度变化敏感的实验非常重要。
2. 温控器温控器是一种用于自动调节温度的设备。
它通过读取温度传感器的信号，并根据设定的温度范围来控制加热或冷却设备的输出功率。
温控器可以实现对温度的精确控制，从而保证实验的准确性。
3. 外部温度控制对于一些需要在特定环境下进行的实验，可能需要通过控制外部环境的温度来实现对实验温度的控制。
比如在微重力实验中，舱内的温度可能会受到宇宙空间温度的影响，需要通过控制宇宙舱的绝热性能来实现对实验环境的温度控制。
总结：温度测量与控制是物理实验中不可或缺的一部分。
准确的温度测量可以提供可靠的实验数据，而合适的温度控制方法可以确保实验在所需的温度条件下进行。
因此，对温度测量与控制方法的了解和应用是每位物理学家和实验工作者必备的技能之一。
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温度测量及控制实验
一、实验目的
1、了解热电阻或热电偶等温度传感器的工作原理和与工作特性；
2、学习PID控制方法和原理，加深对各式温度传感器工作特性的认识。
二、实验原理
PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器，属于正温度系数热敏电阻传感器，具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。
其电阻和温度变化的关系式如下：R=R0(1+αT)
其中α=0.00392，R0为100Ω(在0℃的电阻值)，T为摄氏温度
依据1821年塞贝克发现的热电现象，即：当两种不同的导体或半导体接成闭合回路时，如果它们的两端接点的温度不同，则在该回路中就会产生电流。
这表明回路中存在电动势，称为塞贝克温差电势，简称热电势。
K型热电偶是以镍铬合金为正极，镍硅合金为负极的两导体的一端焊接而成的。
这两根导体的焊接端称为K型的热电极，其焊接端为热端，非焊接端为冷端。
在进行温度测量时，将插入被测的物体介质中，使其热端感受到被测介质的温度，其冷端置于恒定的温度下，并用连接导线连接电气测量仪表。
由于两端所处的温度不同，在回路中就会产生热电势，在保持冷端温度不变的情况下，产生的热电势只随其热端温度而变化。
因此，用电气测量仪表测得热电势的数值后，便可求出对应的温度数值。
由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。
K型热电偶能测量较高温度，可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。
1.系统框图
控制系统的主要工作过程是：用户在人机界面上设置目标温度及各个控制参数，热电偶测量被控对象的温度信号，经过EM231热电偶模拟量输入模块转换为标准的数字量，PLC作出相应的数字处理，并进行PID控制的运算。
在固态继电器输出方式下通过输出过程映像寄存器发出PWM波来驱动固态继电器控制加热器工作。
在调压模块输出方式下通过模拟量输出模块EM232驱动调压模块控制加热器工作。
2.固态继电器调压原理
(1) 上升时间tr
(2) 峰值时间tp
(3) 超调量Mp
在本实验中，超调量为最大偏差/设定温度，为百分
比形式。
(4) 调整时间ts
三、实验步骤
1、在实验室使用的是一个1000W的加热器，加热水量约为600mL。
为了节省实验时间我们首先将设定温度设置为40度，待温度基本稳定后记录从40度加热到60度时的各个过程参数。
2、进入触摸屏“PID加热控制”，设置合适的PID参数，点击“加热”按钮开始加热。
3、进入触摸屏“过程曲线监控”或者“过程变量监控”对加热过程进行监控，摘抄数据。
4、同时在电脑Setp 7 MicroWIN软件上监控。
在菜单栏“工具”调出“PID调节控制面板”，这个曲线可以保存无数个点，能完整地显示整条温度曲线，方便截图。
四、实验数据处理
1、设置不同的参数，操作并填写下表1实验数据：
表1 实验过程相关数据
设定参数由40度到60度测量参数
Kp Ti(分) Td(分) 最大偏差(度) 超调量% 上升时间(秒) 峰值时间(秒)
20 2 0 0.5 0.83% 280s 340s
40 1 0 0.6 1.00% 290s 310s
50 2 0 0.8 1.33% 420s 480s
80 8 0 1.2 2.00% 580s 650s
设定不同参数的实验曲线如下：
①增益20，积分时间2min，微分时间0min
②增益40，积分时间1min，微分时间0min
③增益50，积分时间2min，微分时间0min
④增益80，积分时间8min，微分时间0min
由于实验曲线难以放大观察，在改变参数之后，各曲线的基本趋势很相似；另外，读取上升时间与峰值时间时误差也比较大。
在一定范围内，比较1、3曲线，可知：当调高增益Kp时，系统反应的最大偏差增大，上升时间与峰值时间也都增大；综合比较4组数据，可知：当调高积分时间Ti时，系统反应的最大偏差同样增大，上升时间与峰值时间也都增大。
2、利用温控系统设计不同的目标温度，测量PT100热电阻在不同温度下的阻值，分析其工作原理。
表2 PT100实验测量数据
温度（℃）45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 94.6 阻值（Ω）112.7 114.4 116.2 117.8 119.5 121.3 122.8 124.6 126.2 127.9 129.6
根据数据画出曲线如下：
由图可看出：在一定范围内，PT100热电阻的阻值与温度成正比例关系，这是因为PT100热电阻属于正温度系数热敏电阻。
当温度升高时，阻值随着增大。
五、思考题
1、根据实验结果查询并比较热电偶和热电阻传感器的工作原理和应用特性。
答：
热电偶传感器
工作原理：利用塞贝克效应制造的一种传感器，当将另一端温度保持一定时，那么回路的热电动势则变成测量端温度的单值函数。
应用特征：测量范围广，准确度高，能适应各种测量对象的要求（特定部位或狭小场所），适于远距离测量和控制。
但测量时必须有参考端，并且温度要保持恒定。
热电阻传感器
工作原理：利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度。
应用特征：在所有常用温度计中，准确度最高，可达1mk。
输出信号大，灵敏度高。
测量时无需参考点，温度值可由测得的电阻值直接求出。
但其热响应时间长，不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
2、P(增益Kp)和Ti(积分时间)参数对加热控制效果有何影响？
答：P和Ti参数的增大都会使系统的超调量和反应时间增大。
所以，当这些参数增大到超过合适的范围后，系统的加热效果变得不稳定。
3、增益越大，上升时间就越短吗？如果不是，什么原因导致了这种误差？
答：由实验曲线1、3可看出，当增益增大时，上升时间不但没有变短，反而是变长，这可能是由于水的比热容较大，温度稳定性较好，因此表现出来的水温反应时间差异不大。
六、实验心得
实验时，我们小组分工明确，将各项实验操作分给各组员去完成，如设置参数、截图、换水、测电阻、读数据、记录数据等。
通过此次实验的学习，我明白了热电阻和热电偶传感器的工作原理和与工作特性，它们的原理都很简单。
利用温度传感器设置了一个PID控制水温的方法，这让我再一次熟悉了之前所学的自动控制原理中的知识点。