1、實驗一 K型熱電偶測溫實驗一、實驗目的：了解K型熱電偶的特性與應用二、實驗儀器：智能調節儀、PT100、K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實驗模塊。三、實驗原理：智能調節儀控制溫度實驗智能調打儀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“智能調節儀”單元中“輸入”選擇“Pt100”，并按圖45-2接線。將“+24V輸出”經智能調節儀“繼電器輸出”，接加熱器風扇電源，打開調節儀電 源。 按住3秒以下，進入智能調節儀A菜單，儀表靠上的窗口顯示“如”，靠下窗口顯示待設置的設定值。當LOCK等于0或1時使能，設置溫度的設定值，按“Y”可改變 小數點位置，按

2、或寸鍵可修改靠下窗口的設定值。否則提示“LCK”表示已加鎖。再按13 秒以下，回到初始狀態。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年發現的塞貝克效應，即 兩種不同的導體或半導體A或B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩節點處的溫度不 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）兩種不同導體或半導體的組合被稱為熱電偶。當回路斷開時，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），并規定在冷端，

3、當電流由A流向B時，稱A為正極，B為負極。實 驗表明，當Et較小時，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，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）均質導體定律由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的截面積和長度如何，也不論各處的溫度分 布如何，都不能產生熱電勢。（2）中間導體定律用兩種金屬導體A，B組成熱電偶測量時，在測溫回路中必須通過連接導線接入儀表測 量溫差電勢Eab（T，T。），而這些導體材料和熱電偶導體A，B的材料往往并不相同。在這 種引入了中間導體的情況下，回路

4、中的溫差電勢是否發生變化呢？熱電偶中間導體定律指 出：在熱電偶回路中，只要中間導體C兩端溫度相同，那么接入中間導體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，熱電偶的兩個結點溫度為T1，T2時，熱電勢為Eab（T1，T2）；兩結點 溫度為T2, T3時，熱電勢為Eab（T2，T3），那么當兩結點溫度為T1, T3時的熱電勢則為（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系。四、實驗內容與步驟重復實驗Pt100溫度控制實驗，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直流穩壓電源接入溫度傳感器實驗模塊中。溫度傳感器實驗模塊的輸出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， 調節Rw3到最大位置，再調 節電位器Rw4使直流電壓表 顯示為零。溫度傳感器實驗模塊4.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。并將實驗結果填入下表T (C)Uo2 (V)表 50-1五、實驗報告1 .根據表50-1的實驗數據，作出UO2-T曲線，分析K型熱電偶的溫度特性曲線，計 算其非線性誤差。2.根據中間溫度定律和K型熱電偶分度表，用平均值計算出差動放大器的放大倍數A。實驗二直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗一、實驗目的：了解霍爾傳感器的原理與應用。二、實驗儀器：霍爾傳感器模塊、霍爾傳感器、測微頭、直流電源、數顯電壓表。

7、三、實驗原理：根據霍爾效應，霍爾電勢Uh=KhIB，其中kh為靈敏度系數，由霍爾材料的物理性質決 定，當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動時，就可以用來進行位 移測量。四、實驗內容與步驟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，直流數顯電壓表選擇“2V”檔，將測微頭的起始位置調到“ 10mm”處， 手動調節測微頭的位置，先使霍爾片大概在磁鋼的中間位置（數顯表大致為0），固定測微 頭，再調節Rw1使數顯表顯示為零。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，直到讀數近似不變， 將

8、讀數填入下表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、實驗報告作出U-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。實驗三濕敏傳感器實驗一、實驗目的：了解濕敏傳感器的原理及應用范圍。二、實驗儀器：濕敏傳感器、濕敏座、干燥劑、棉球（自備）。三、實驗原理：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。實驗使用中多用相對濕度概念。濕敏傳感

9、器種類較多，根 據水分子易于吸附在固體表面滲透到固體內部的這種特性（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，本實驗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、實驗內容與步驟.濕敏傳感器實驗裝置如圖58-1所示，紅色接線端接+5V

10、電源，黑色接線端接地，藍 色接線端和黑色接線端分別接頻率/轉速表輸入端。頻率/轉速表選擇頻率檔。記下此時頻率 /轉速表的讀數。.將濕棉球放入濕敏腔內。并插上濕敏傳感器探頭，觀察頻率/轉速表的變化。取出濕紗布，待數顯表示值下降回復到原示值時，在干濕腔內被放入部分干燥劑， 同樣將濕度傳感器置于濕敏腔孔上，觀察數顯表頭讀數變化。五、實驗報告1.輸出頻率f與相對濕度RH值對應如下，參考下表，計算以上三中狀態下空氣相對RH (%)0102030405060708090100Fre(Hz)73517224710069766853672866006468633061866033圖 58-1實驗四超聲波測距實

11、驗一、實驗目的學習超聲波測距的方法；二、實驗儀器超聲波傳感器實驗模塊、超聲波發射接受器、反射板、直流穩壓電源三、實驗原理超聲波是聽覺閾值以外的振動，其頻率范圍1041012Hz，超聲波在介質中可產生三種 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。當超聲波傳播到兩種不同介質的分界面上時，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，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，因為脈沖反射不涉及共振機理，與被測物體的 表面光潔度關系不密切。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 射到返回的時間間隔。為了方便處理，發射的超聲波被調制成40KHz左右，具有一定間隔的系統由超聲波發送、接收、和調制脈沖波信號。測距系統框圖如下圖所示，由圖可見，顯示四個部分組成。|M *|發射部分顯示部分MCUX T f - in - in 摘收卻分圖1超聲波測距原理框圖四、實驗內容與步驟1.將超聲波發射接收器引出線接至超