檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 熱電偶的原理及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄犭娕紲y(cè)溫原理。 二、基本原理：1821年德國(guó)物理學(xué)家賽貝克（T×J×Seebeck）發(fā)現(xiàn)和證明了兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電偶測(cè)溫原理是利用熱電效應(yīng)。 如圖11所示，熱電偶就是將A和B二種不同金屬材料的一端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場(chǎng)的T端稱為工作端或測(cè)量端，也稱熱端；未焊接的一端處在溫度T0稱為自由端或參考端，也稱冷端(接引線用來(lái)連接測(cè)量?jī)x表的 圖11熱電偶兩根導(dǎo)線C是同樣的材料，可以與A和B不同種材料)

2、。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)愈大；溫差為0時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為0；因此，可以用測(cè)熱電動(dòng)勢(shì)大小衡量溫度的大小。國(guó)際上，將熱電偶的A、B熱電極材料不同分成若干分度號(hào)，并且有相應(yīng)的分度表即參考端溫度為0時(shí)的測(cè)量端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；可以通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。熱電偶一般用來(lái)測(cè)量較高的溫度，應(yīng)用在冶金、化工和煉油行業(yè)，用于測(cè)量、控制較高的溫度。 本實(shí)驗(yàn)只是定性了解熱電偶的熱電勢(shì)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)儀所配的熱電偶是由銅康銅組成的簡(jiǎn)易熱電偶，分度號(hào)為T。實(shí)驗(yàn)儀有二個(gè)熱電偶，它們封裝在懸臂雙平行梁上、下梁的上、下表面中，二個(gè)熱電偶串聯(lián)在一起，產(chǎn)生熱電勢(shì)為二者之

3、和。 三、需用器件與單元：機(jī)頭平行梁中的熱電偶、加熱器；顯示面板中的F/V表(或電壓表)、-15V電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的熱電偶、加熱器；調(diào)理電路單元中的差動(dòng)放大器；室溫溫度計(jì)（自備）。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、熱電偶無(wú)溫差時(shí)差動(dòng)放大器調(diào)零：將電壓表量程切換到2V檔，按圖12示意接線，檢查接線無(wú)誤后合上主、副電源開(kāi)關(guān)。將差動(dòng)放大器的增益電位器順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)到底（增益為101倍），再逆時(shí)針回轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)（防電位器的可調(diào)觸點(diǎn)在極限端點(diǎn)位置接觸不良）；再調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕，使電壓表顯示0V左右，再將電壓表量程切換到200mV檔繼續(xù)調(diào)零，使電壓表顯示0V。并記錄下自備溫度計(jì)所測(cè)的室溫tn

4、。圖12 熱電偶無(wú)溫差時(shí)差動(dòng)放大器調(diào)零接線示意圖2、將-15V直流電源接入加熱器的一端，加熱器的另一端接地，如圖13所示。觀察電壓表顯示值的變化，待顯示值穩(wěn)定不變時(shí)記錄下電壓表顯示的電壓值V。此電壓值V為二個(gè)銅康銅熱電偶串聯(lián)經(jīng)放大100倍后的熱電勢(shì)。圖13 熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)接線示意圖3、根據(jù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系式：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to)計(jì)算熱電勢(shì)。式中：t -熱電偶的熱端（工作端或稱測(cè)溫端）溫度。 tn-熱電偶的冷端（自由端即熱電勢(shì)輸出端）溫度也就是室溫。to-0、首先計(jì)算熱端溫度為t,冷端溫度為室溫時(shí)熱電勢(shì)：E(t,tn)=電壓表V÷（100

5、15;2）式中：100為差動(dòng)放大器的放大倍數(shù)，2為個(gè)熱電偶。、其次查以下所附銅康銅熱電偶分度表，得到熱端溫度為室溫（溫度計(jì)測(cè)得），冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì)E(tn,to):。、最后計(jì)算熱端溫度為t，冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì)：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to),根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查分度表得到所測(cè)溫度t（加熱器功率較小，升溫10左右）。附表：銅康銅熱電偶分度表(自由端溫度為0時(shí)tmV對(duì)應(yīng)值) 分度號(hào)：T （自由端溫度0） 工作端溫度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熱 電 動(dòng) 勢(shì) （mV） -10-0.383 -0.421 -0.459 -0.496 -0.534 -0.571 -0

6、.608-0.646-0.683-0.720 0-0.000-0.039 -0.077-0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 00.0000.0390.078 0.117 0.156 0.195 O.234 0.273 0.312 0.351 100.391 0.430 0.470 0.510 0.549 0.589 0.629 0.669 0.709 0.749 200.789 0.830 0.870 0.911 0.951 0.992 1.032 1.073 1.114 1.155 301.196 1.237 1.279 1.320

7、 1.361 1.403 1.444 1.486 1.528 1.569 401.611 1.653 1.695 1.738 1.780 1.822 1.865 1.907 1.950 1.992 502.035 2.078 2.121 2.164 2.207 2.250 2.294 2.337 2.380 2.424 602.467 2.511 2.555 2.599 2.643 2.687 2.731 2.775 2.819 2.864 702.908 2.953 2.997 3.042 3.087 3.131 3.176 3.221 3.266 3.312 803.357 3.402 3

8、.447 3.493 3.538 3.584 3.630 3.676 3.721 3.767 903.813 3.859 3.906 3.952 3.998 4.044 4.091 4.137 4.184 4.231 1004.277 4.324 4.371 4.418 4.465 4.512 4.559 4.607 4.654 4.701 4、將加熱器的-15V電源斷開(kāi)，觀察電壓表顯示值是否下降。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉所有電源。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果室溫tn電壓表示數(shù)E(t,tn)E(tn,to)E(t,to)熱端溫度15實(shí)驗(yàn)二 NTC熱敏電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾ㄐ粤私釴TC熱敏電阻的溫度特性

9、。二、實(shí)驗(yàn)原理：熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，因此分成兩類：PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù)：溫度升高而電阻值變大)與NTC熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)：溫度升高而電阻值變小)。一般NTC熱敏電阻測(cè)量范圍較寬，主要用于溫度測(cè)量；而PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開(kāi)關(guān)，也用于彩電中作自動(dòng)消磁元件。有些功率PTC也作為發(fā)熱元件用。PTC緩變型熱敏電阻可用作溫度補(bǔ)償或作溫度測(cè)量。 一般的NTC熱敏電阻大都是用Mn，Co，Ni，F(xiàn)e等過(guò)渡金屬氧化物按一定比例混合，采用陶瓷工藝制備而成的，它們具有P型半導(dǎo)體的特性。熱敏電阻具有體積小、重量輕、熱慣性小、工作壽命長(zhǎng)、價(jià)格便宜，并且本身阻值大，

10、不需考慮引線長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差，適用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。但熱敏電阻也有：非線性大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、離散性大(互換性不好)等缺點(diǎn)。一般只適用于低精度的溫度測(cè)量。一般適用于-50300的低精度測(cè)量及溫度補(bǔ)償、溫度控制等各種電路中。NTC熱敏電阻R溫度特性實(shí)驗(yàn)原理如圖21所示，恒壓電源供電Vs=2V，W2L為采樣電阻(可調(diào)節(jié))。計(jì)算公式：ViW2L/（RT+W2）·Vs 式中：Vs=2V、RT為熱電阻、W2L為W2活動(dòng)觸點(diǎn)到地的阻值作為采樣電阻。圖21 熱敏電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)原理圖三、需用器件與單元：機(jī)頭平行梁中的熱敏電阻、加熱器；顯示面板中的F/V表(或電壓表)、±2

11、V±10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、-15V直流穩(wěn)壓電源；調(diào)理電路面板中傳感器輸出單元中的RT熱電阻、加熱器；調(diào)理電路單元中的電橋、數(shù)顯萬(wàn)用表(自備)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、用數(shù)顯萬(wàn)用表的20k電阻當(dāng)測(cè)一下RT熱敏電阻在室溫時(shí)的阻值。RT是一個(gè)黑色(或蘭色或棕色)園珠狀元件，封裝在雙平行梁的上梁表面。加熱器的阻值為100左右封裝在雙平行應(yīng)變梁的上下梁之間。如圖22所示。圖22 RT熱電阻室溫阻值測(cè)量示意圖2、調(diào)節(jié)NTC熱敏電阻在室溫時(shí)輸出為100mV：將±2V±10V步進(jìn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源切換到2V檔，按圖23接線，將FV表切換開(kāi)關(guān)置2V檔，檢查接線無(wú)誤后合上主電源開(kāi)關(guān)。調(diào)

12、節(jié)W2使FV表顯示為100mV。圖23 NTC熱敏電阻在室溫時(shí)輸出為100mV接線圖3、將加熱器接到-15V穩(wěn)壓電源上，如圖24所示，觀察FV表的顯示變化(大約56分鐘時(shí)間)。再將加熱器電源去掉，再觀察FV表的顯示變化。由此可見(jiàn)，當(dāng)溫度 升高 時(shí)，RT阻值 ，Vi 。當(dāng)溫度 下 降 時(shí)，RT阻值 ，Vi 。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉所有電源。 圖24 NTC熱敏電阻受熱時(shí)溫度特性實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)三 光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)(選做）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤怆娹D(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的原理及方法。二、基本原理：光電式轉(zhuǎn)速傳感器有反射型和透射型二種，本實(shí)驗(yàn)裝置是透射型的(光電斷續(xù)器也稱光耦)，傳感器端部二內(nèi)側(cè)分別裝有發(fā)光管和光電管，發(fā)光管發(fā)出的光源透過(guò)轉(zhuǎn)盤上通孔后由光電管接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由于轉(zhuǎn)盤上有均勻間隔的6個(gè)孔，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將獲得與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖數(shù)，脈沖經(jīng)處理由頻率表顯示，即可得到轉(zhuǎn)速=10f。實(shí)驗(yàn)原理框圖如圖31所示。圖31 光耦測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)原理框圖三、需用器件與單元：機(jī)頭中的小電機(jī)、光電傳感器(已裝在轉(zhuǎn)速盤上)；顯示面板中的F/V