Схема установки для снятия амплитудной характеристики термоэлектрического датчика.

А

~220В

Медь

нихром

медь

нихром

нагреватель

Термоэлектрический датчик представляет собой замкнутую цепь, состоящую из двух спаев разнородных металлов (см. схему). В месте плотного соприкосновения различных металлов возникает контактная разность потенциалов, которая зависит от температуры окружающей среды, и обусловлена неодинаковой концентрацией свободных электронов в разных металлах. Из двух таких спаев составляют замкнутую цепь. Если точки контактов поддерживать при одинаковой температуре, то тока в цепи не будет, т.к. разность потенциалов на обоих контактах одинаковы и направлены в противоположные стороны. Если температуры контактов разные, то в горячем спае разность потенциалов будет больше, чем в холодном. В цепи возникнет термоэлектродвижущая сила, величина которой пропорциональна разности температур спаев:

E (t2 t1)

где - удельная термо ЭДС, т.е. термо ЭДС, возникающая в цепи при разности температур контактов в один градус;

t1 и t2 - температуры спаев;

Е – термоэлектродвижущая сила Т.к. по закону Ома величина тока в цепи пропорциональна э.д.с., то по

изменению силы тока можно судить об изменении температуры спаев. Поэтому в цепь датчика включён микроамперметр.

IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Задание 1

Ознакомиться с лабораторной установкой и подготовить её к работе:

Проверить правильность соединения приборов в цепи.

Определить и записать цены делений измерительных приборов, применяемых в работе.

Занести в отчёт схемы датчиков.

5

Установка для исследования работы термоэлектрического датчика

Установка для исследования термисторного датчика

Задание 2

Снятие амплитудной характеристики датчика:

Измерить и занести в отчёт начальную температуру воды.

Включить нагреватель. Осторожно перемешивая воду в сосуде мешалкой, снимать показания термометра и микроамперметра через каждые 2ºС.

Значения температуры и тока занести в таблицу 1.

Воду в сосуде нагревать до 40ºС – 45ºС.

6

По данным таблицы 1 построить амплитудную характеристику датчика, т.е. график зависимости силы тока от температуры I = f(tºC).

Задание 3

На амплитудной характеристике датчика отметить линейный участок и определить динамический диапазон m и чувствительность g датчика.

Задание 4

Определение частотного диапазона датчика (νн. – νв.) по времени реакции τ датчика.

Датчик вынуть из сосуда с подогретой водой и опустить в сосуд с водой комнатной температуры для того, чтобы он приобрёл комнатную температуру. При этом показание микроамперметра должно быть равно I = 0 мкА.

Найти в таблице 1 значение силы тока при показаниях термометра на 20ºС выше комнатной температуры. Это установившееся значение силы тока в цепи датчика

Iуст..

Вычислить значение 0,67∙ Iуст.

Проконтролировать, чтобы температура подогретой воды в сосуде была на 20ºС выше комнатной, если нужно – подогреть.

Опустить датчик в сосуд с тёплой водой и по секундомеру заметить время, в

течение которого стрелка микроамперметра достигнет значения 0,67∙ Iуст.. Это время и будет временем реакции датчика τ.

Определить границы частотного диапазона датчика (νн. – νв.)Гц, где νн.= 0, νв.= 1

Задание 5

Измерение температуры тела человека с помощью датчика.

Вынуть датчик из воды и остудить его.

Прикладывать датчик к различным частям тела, записывая при этом показания микроамперметра в таблицу 2. Время измерения должно быть не меньше, чем время реакции датчика.

По амплитудной характеристике датчика определить температуру различных участков тела, данные занести в таблицу 2.

Объяснить причины заниженных значений температуры тела.

Амплитудная характеристика датчика – график зависимости величины выходного сигнала (электрического) от величины входного сигнала (неэлектрического).

Метрологические характеристики

1)Динамический диапазон m – диапазон изменения входной величины, в котором она воспроизводится без искажений.

2)Чувствительность g – минимальное изменение входного параметра, измеряемого датчиком, которое может быть зарегистрировано.

7

Амплитудная характеристика датчика

Y	Y=f(X)

m= g= ∆∆

∆Y

А	X

Xmin ∆X

X max

8

Лабораторная работа 1-э

Изучение датчиков температуры

Студент:

Группа:

Преподаватель:

Дата:

Оценка:

9