传感器与检测技术 实验指导书

实验八 热电偶冷端温度补偿实验

一、实验目的

了解热电偶冷端温度补偿的原理和方法 二、实验仪器

智能调节仪、PT100、K型热电偶、E型热电偶、温度源、温度传感器实验模块 三、实验原理

热电偶冷端温度补偿的方法有：冰水法、恒温槽法和电桥自动补偿法（图52-1），电桥自动补偿法常用，它是在热电偶和测温仪表之间接入一个直流电桥，称冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡（亦有20℃平衡）。当热电偶自由端温度升高时(＞0℃)热电偶回路电势Uab下降，由于补偿器中，PN呈负温度系数，其正向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势，达到补偿目的。

图52-1

四、实验内容与步骤

1． 选择智能调节仪的“输入选择”为“Pt100”，将温度传感器PT100接入“PT100输入”（同色的两根接线端接兰色，另一根接黑色插座），打开实验台总电源。并记下此时的实验室温度T2。

2． 重复Pt100温度控制实验，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入K型热电偶温度传感器。

3． 将±15V直流稳压电源接入温度传感器实验模块中。温度传感器实验模块的输出Uo2接主控台直流电压表。

4． 将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节Rw4到最大位置，再调节电位器Rw3使直流电压表显示为零。

5． 拿掉短路导线，按图52-2接线，并将K型热电偶的两个引线分别接入模块

两端（红接a，蓝接b）；调节Rw1使温度传感器输出UO2电压值为AE2。（A为差动放大器的放大倍数、E2为K型热电偶500C时对应输出电势）

6． 变温度源温度每隔50C记下Uo2的输出值。直到温度升至1200C。并将实验结果填入下表 T（℃） Uo2（V） 表52-1

五、实验报告

1．根据表52-1的实验数据，作出（UO2/A）-T曲线。并与分度表进行比较，分析电桥自动补偿法的补偿效果。

2． 换另一只热电偶E型热电偶做冷端补偿实验。分度表见41-2。

图52-2 热电偶冷端补偿接线图

附 表52-2 K型热电偶分度表（分度号：K，单位：mV） 温度（℃） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

附 表51-2 E型热电偶分度表（分度号：E，单位：mV） 温度（℃） 0 10 0 0.000 0.591 1 0.059 0.651 2 0.118 0.711 3 0.176 0.770 热电动势（mV） 4 0.235 0.830 5 0.295 0.890 6 0.354 0.950 7 0.413 1.011 8 0.472 1.071 9 0.532 1.131 0 0.397 0.798 1.203 1.611 2.022 2.436 2.850 3.266 3.681 4.095 4.508 4.919 5.327 5.733 6.137 0 1 0.039 0.437 0.858 1.244 1.652 2.064 2.477 2.892 3.307 3.722 4.137 4.549 4.960 5.368 5.774 6.177 2 0.079 0.477 0.879 1.285 1.693 2.105 2.519 2.933 3.349 3.764 4.178 4.600 5.001 5.409 5.814 6.218 3 0.119 0.517 0.919 1.325 1.734 2.146 2.560 2.975 3.390 3.805 4.219 4.632 5.042 5.450 5.855 6.258 4 0.158 0.557 0.960 1.366 1.776 2.188 2.601 3.016 3.432 3.847 4.261 4.673 5.083 5.190 5.895 6.298 5 0.198 0.597 1.000 10407 1.817 2.229 2.643 3.058 3.473 3.888 4.302 4.714 5.124 5.531 5.936 6.338 6 0.238 0.637 1.041 1.4487 1.858 2.270 2.684 30100 3.515 3.930 4.343 4.755 5.161 5.571 5.976 6.378 7 0.277 0.677 1.081 1.480 1.899 2.312 2.726 3.141 3.556 3.971 4.384 4.796 5.205 5.612 6.016 6.419 8 0.317 0.718 1.122 1.529 1.940 2.353 2.767 3.183 3.598 4.012 4.426 4.837 5.2340 5.652 6.057 6.459 9 0.357 0.758 1.162 1.570 1.981 2.394 2.809 3.224 3.639 4.054 4.467 4.878 5.287 5.693 6.097 6.499 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1.192 1.801 2.419 3.047 3.683 4.329 4.983 5.646 6.317 6.996 7.683 8.377 9.078 9.787 1.252 1.862 2.482 3.110 3.748 4.394 5.047 5.713 6.385 7.064 7.752 8.447 9.149 9.858 1.313 1.924 2.544 3.173 3.812 4.459 5.115 5.780 6.452 7.133 7.821 8.517 9.220 9.929 1.373 1.985 2.057 3.237 3.876 4.524 5.181 5.846 6.520 7.201 7.890 8.587 9.290 10.000 1.434 2.047 2.669 3.300 3.941 4.590 5.247 5.913 6.588 7.270 7.960 8.657 9.361 10.072 1.495 2.109 2.732 3.364 4.005 4.655 5.314 5.981 6.656 7.339 8.029 8.827 9.432 10.143 1.556 2.171 2.795 3.428 4.070 4.720 5.380 6.048 6.724 7.407 8.099 8.842 9.503 10.215 1.617 2.233 2.858 3.491 4.134 4.786 5.446 6.115 6.792 7.476 8.168 8.867 9.573 10.286 1.678 2.295 2.921 3.555 4.199 4.852 5.513 6.182 6.860 7.545 8.238 8.938 9.614 10.358 1.739 2.357 2.984 3.619 4.264 4.917 5.579 6.250 6.928 7.614 8.307 9.008 9.715 4.429

实验九 光敏电阻基本特性实验

一．实验目的：

１．认识学习光敏电阻，掌握光敏电阻的基本工作原理。 ２．了解声波传感器的原理与应用。 二、实验仪器

光电传感器实验模块、恒流源。 三、实验原理

利用声波在声场中的物理特性和种种效应而研制的声波传感器，能将声音信号转换成电信号。它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。

光敏电阻工作原理是基于光电导效应。在无光照时，光敏电阻具有很高阻值。在有光照时，电阻率降低。入射光愈强，电阻值越低。光照停止后，自由电子与空穴复合，导电性能下降，电阻恢复原值。

利用这两种传感器组成的声光检测系统在安防、楼宇等领域有着广泛的应用。本实验模拟楼道灯的声光双控系统，实验原理图如下：

图3-1 声光双控LED原理图

光敏电阻RG处于光照环境时，RG为低电阻，Q4截止，使Q5截止，LED1不亮。光敏电阻RG无光照时，RG为高阻抗，由于R2的偏置使Q4仍处于截止状态；此时若有声波信号经声波传感器BM拾取，Q3有很强的音频信号输入，使Q4处于饱和状态，Q5也处于饱和状态，LED1亮，同时对C3充电，声音停止后，LED1延时10S左右熄灭。 四、实验内容与步骤

1． 光敏电阻置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引出到面板上。通过实验导线将光敏电阻接到声光双控LED电路的RG两端。

2． 打开实验台电源，将+15V电源接入传感器应用实验模块。

3． 0～20mA恒流源接LED两端，调节LED驱动电流改变暗盒内的光照强度，说话或者敲击桌面发出声音，观察LED1的状态。

4． 调节Rw，改变系统的灵敏度，重复步骤3观察实验现象有什么不同。 五、实验报告

根据观察到的实验现象，思考小区楼道灯的工作原理。