Pt100铂电阻测温特性实验.

实验三十Pt100铂电阻测温特性实验

一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻

测温特性与应用。

二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。

在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：

R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构

值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。

图30—2热电阻信号转换原理图

图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；

-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；

△V=V1

所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。

式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：

Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。

P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。本实验由于受到温度源及安全上的限制，所做的实验温度值＜160℃。

三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0～24V电源、±15V直流稳压电源、±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源；温度源、P t100热电阻二支(一支温度源控制用、另外一支温度特性实验)、温度传感器实验模板；压力传感器实验模板

1位数显万用表（自备）。

(作为直流mV信号发生器)、4

2

温度传感器实验模板简介：图30—3中的温度传感器实验模板是由三运放组成的测量放大电路、ａｂ传感器符号、传感器信号转换电路(电桥)及放大器工作电源引入插孔构成；其中RW1实验模板内部已调试好(RW1+R1=100Ω)，面板上的R W1已无效不起作用；R W2为放大器的增益电位器；R W3为放大器电平移动(调零)电位器；ａｂ传感器符号：< 接热电偶(Ｋ热电偶或Ｅ热电偶)；双圈符号接AD590集成温度传感器；R t接热电阻(P t100铂电阻或Cu50铜电阻)。具体接线参照具体实验。

四、实验步骤

1、温度传感器实验模板放大器调零：按图30—3示意接线。将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的R W2(增益电位器)顺时针转到底，再调节R W3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为0(零位调好后R W3电位器旋钮位置不要改动)。关闭主机箱电源。

图30—3温度传感器实验模板放大器调零接线示意图

2、调节温度传感器实验模板放大器的增益K为10倍：利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益K。按图30—4示意接线，检查接线无误后(尤其要注意实验模板的工作电源±15V)，合上主机箱电源开关，调节压力传感器实验模板上的R W2(调零电位器)，使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.020V(用主机箱电压表测量)；再将0.020V电压输入到温度传感器实验模板

的放大器中，再调节温度传感器实验模板中的增益电位器R W2(小心：不要误碰调零电位器R W3)，使温度传感器实验模板放大器的输出电压为0.200V(增益调好后R W2电位器旋钮位置不要改动)。关闭电源。

图30—4 调节温度实验模板放大器增益K接线示意图

3、用万用表200欧姆档测量并记录P t100热电阻在室温时的电阻值(不要用手抓捏传感器测温端，放在桌面上)，三根引线中同色线为热电阻的一端，异色线为热电阻的另一端(用万用表油量估计误差较大，按理应该用惠斯顿电桥测量，实验是为了理解掌握原理，误差稍大点无所谓，不影响实验)。

4、P t100热电阻测量室温时的输出：撤去压力传感器实验模板。将主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±2V档；电压表量程切换开关打到2V档。再按图30—5示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关,待电压表显示不再上升处于稳定值时记录室温时温度传感器实验模板放大器的输出电压V o(电压表显示值)。关闭电源。

图30—5 P t100热电阻测量室温时接线示意图

5、保留图30—5的接线同时将实验传感器P t100铂热电阻插入温度源中，温度源的温度控制接线按图30—6示意接线。将主机箱上的转速调节旋钮(0～24V)顺时针转到底(24V)，将调节器控制对象开关拨到R t.V i位置。检查接线无误后合上主机箱电源，再合上调节器电源开关和温度源电源开关，将温度源调节控制在40℃(调节器参数的设置及使用和温度源的使用实验方法参阅实验二十九)，待电压表显示上升到平衡点时记录数据。

6、温度源的温度在40℃的基础上，可按Δt=10℃(温度源在40℃～160℃范围内)增加温度设定温度源温度值，待温度源温度动态平衡时读取主机箱电压表的显示值并填入表30。