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数字温度计的设计和制作

本实验要求研究NTC热敏电阻的温度特性,并组装数字温度计。

关于实验原理

  1. 温度传感器的分类
  2. 热敏电阻的分类
  3. NTC热敏电阻的主要性能指标
  4. 推导非平衡电桥输出电压的计算式
  5. 画出数字体温计的设计电路图,并计算各元件的参数

关于实验过程

  1. 如何测量NTC热敏电阻的零功率额定值?定性说明:在测量过程中,外界温度的变化对结果的影响及修正的方法。
  2. 测量NTC热敏电阻的温度特性时,电阻的测量精度(相对不确定度)应控制在多少?
  3. 如何保证在校准数字体温计时和测量热敏电阻温度特性时,恒温装置的温度基本一致?
  4. 在校准数字体温计时,若发现电压变化率与温度变化率之比不为1,应调节电路中的哪个元件?如何调节?
  • 如何要设计一个测温范围大但精度要求低的普通温度计(如测温范围在0~50℃,误差不超过1℃),现有的设计方案是否可行?
  • 可行的话,参数应如何调整?不可行的话,应如何设计?

数字电压表、电阻箱、NTC热敏电阻、直流稳压电源(0-20V)、恒温装置等。

  • 提醒:《基础物理实验》一书中有关AD590和NTC的两个实验的讲义中有不够严谨的地方,请选做这个实验的同学不要照搬书上所写的内容,要自己认真思考。 — 乐永康 2011/04/30 20:13
  1. NTC热敏电阻
    • 研究NTC热敏电阻的阻值与流过热敏电阻的电流之间的关系,确定最大测量功率Pm。注意保持温度不变!(温度不同时,最大测量功率是不同的。温度升高,最大测量功率变大还是变小?为什么?)
    • 研究NTC热敏电阻的零功率阻值与温度的关系。
    • 测量NTC热敏电阻的热时间常数。
  2. 数字体温计的设计
    • 非平衡电桥设计数字体温计。要求:量程为34℃~42℃,误差不超过0.1℃。
    • 调整好的数字体温计的各元件实际参数与理论计算结果是不同的,试分析其原因。

具体要求:

  1. 数字温度计的电压示数即为温度传感器的实际温度,如电压示数为“36.5mV”,即表示数字温度计所处的温度为“36.5℃”。
  2. 设计的数字温度计应考虑其实用性,电源电压可选为1.5V(一般AA电池的电压)的整数倍或5.0V(USB的输出电压)。
  • 简要叙述本实验的基本原理。
  • 记录实验中出现的各种实验现象,对其进行分析、讨论。
  • 简要介绍实验中所设计的电路。
  • 实验数据的处理,及对结果的分析、讨论。
  1. 沈元华、陆申龙主编,基础物理实验,北京;高等教育出版社,2003年
我们这次做实验的时候最大的问题就是太依赖课本上的内容,没有加入一些自己的思考以及探究性的内容。通过做报告时的讨论,我觉得以下一些内容需要注意:
1. 测量温度特性时候选取的温度区间要把制作温度计的量程包含在内,要不然不够具有说服力。
2. 每个电路的电源电压和电阻箱阻值要选取地合适,不要盲目相信课本上的参考值,需要仔细思考一下选取某一值的原因。
3. 电路的设计也不要盲目跟随书本上的内容,要想想为什么要这么设计,好处在哪里,不足在哪里,怎样改进,有时间的话可以尝试其他的电路设计并与书本上的进行对比,算一算误差。
希望以上这些内容能对以后做这个实验的同学有所帮助~ — 2011/05/01 20:48
谢谢杨珺同学的分享。相信你的这些心得对于其他同学以后能更有想法地做实验,也更有收获,是会有很大的帮助的。
在你们的口头汇报中,我忘了讲一个内容了:关于AD590工作电压范围的测定,各位同学都是用文字来叙述结果的,其实,如果将测量结果列个表,或者画个图,那么,传感器正常工作所需的电压就一目了然了。
对于实验结果的展示,有一个建议:制作规范的一个表格或者一张图片的表达效果往往远胜于一段文字。 — 乐永康 2011/05/01 20:48
由于自己最终未能做出符合精度要求的数字温度计,痛心疾首之余拿LabVIEW做了一个模拟实验程序
输入温度特性,选择电路结构(串联电路或电桥电路),即可由计算机进行温度扫描
嗯嗯,这比烧水什么的不知道高到哪里去了。。。
由于是模拟实验,输入的温度特性越接近实际情况则模拟实验效果越好,所以测量温度特性的时候尽可能多取点

数字温度计的制作_模拟实验程序.zip

运行要求:LabVIEW2015以上版本 等我哪天闲下来了做个低版本的
制作人:孟可 14307110108 — 2016/04/20 19:18
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