Выполнил студент_________________________________________ группы №_______

Протокол №2

Лабораторная работа

Электрические датчики температуры

Цель работы: ознакомиться с работой различных датчиков температуры, приобрести навыки их градуировки, определить чувствительность термопары и резисторных датчиков, проведение с их помощью медицинских исследований.

Теоретическое обоснование:

Датчики – устройства съема измеряемой величины, осуществляющие ее преобразование в электрический сигнал, поэтому их ещё называют измерительными преобразователями.

Датчики на основе металлов называются термометрами сопротивления. Они основаны на зависимости сопротивления металлов от температуры. В этих датчиках входная величина – температура T, выходная – сопротивление R. В простейшем варианте такой датчик состоит из тонкой металлической проволоки, намотанной на каркас из изолятора. Такие датчики характеризуются линейной зависимостью сопротивления от температуры R=f(T) и небольшой температурной чувствительностью.

Чувствительность датчика показывает, на сколько изменяется выходная величина при изменении входной величины на единицу.

Датчики на основе полупроводников называются термисторами. Они основаны на зависимости сопротивления R полупроводников от температуры T. Термисторы изготавливают из кристаллических полупроводников. Эти датчики характеризуются малыми размерами, малой теплоемкостью (что повышает точность измерений), высокой температурной чувствительностью и нелинейной зависимость сопротивления от температуры R = f(t).

Для медицинских целей термометры измеряют ∆Т≤10С, поэтому на небольших участках график R = f(t) для полупроводников почти прямолинеен R= R_о(1– β·∆T), где β - температурный коэффициент полупроводника, R_о – сопротивление при 0˚С (237К).

Для измерения температуры термометрами сопротивления и термисторами их предварительно градуируют.

Термопара – устройство, состоящее из двух пар соединённых между собой разнородных проводников. Если один из спаев поместить при 0˚С, а другой в среду с измеряемой температурой, то в цепи возникает ЭДС= разности контактных разностей потенциалов горячего и холодного спаев. ε=α·(Т₁-Т₂), где α–чувствительность термоэлектрического датчика, показывающая на сколько изменяется термоЭДС при повышении температуры на 1˚С.

Термопарой можно измерять только разности температур. Если температура одного из спаев Т₂= const (0 или комнатная), то термоЭДС будет зависеть только от температуры другого спая Т₁ (измерительный спай).

Для измерения температур, термопару предварительно градуируют – строят график зависимости термоЭДС от температуры ε (Т).

Ход работы

Результаты измерений и вычислений:

I. 1. Градуировка термопары медь-константан. Снятие зависимости термоЭДС от разности температур холодного и горячего спаев ε(∆Т).

Т1,˚С
∆Т,˚С
ε, мВ

Т₂=const= ˚С

2

ε, мВ

. Построение градуировочного графика зависимости термоЭДС от разности температур холодного и горячего спаев.

∆T,˚С

Определение чувствительности термопары.

, выразим

Измерение температуры с помощью термопары.

мВ, по графику ∆T= ˚С, вычислим температуру

II. 1. Градуировка термистора и термометра сопротивления. Снятие зависимости сопротивления металла и полупроводника от температуры.

Т,˚С
RGe,кОм
RSi,кОм
RCu,кОм

2. Построение градуировочного графика зависимости сопротивления от температуры.

Вывод. Ознакомились с работой различных датчиков температуры, проградуировали и определили их чувствительность, убедились, что чувствительность термопары мВ/˚С ниже, чем резисторных датчиков кОм/˚С.