文档介绍：该【选修课 智能技术检测试验 实验内容及方法 】是由【baba】上传分享，文档一共【99】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【选修课 智能技术检测试验 实验内容及方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。试验一晶体管温度传感器及电子温度计【试验目的】。、工作原理及响应特性。——温度特性的测量方法。。【试验原理】,扩散的结果使得两种材料的交界处空穴与电子达到动态平衡并形成PN结。由于PN结具有单向导电性,因此可用来制作半导体二极管、稳压管、可控硅及三极管;其中半导体二极管和稳压管由一个PN结构成,半导体三极管和可控硅图1-1二极管的结构及符号由两个PN结构成。二极管的结构及符号见图1-1,依据运用的半导体材料不同二极管分为锗(Ge)型和硅(Si)型,依据结构划分为点接触型(图1-1(a))、面接触型(图1-1(b))和硅平面型二极管(图1-1(c));其中点接触型二极管由于结面积小、结电容小而适用于高频工作,常用于高频检波和用作高速开关,面接触型和硅平面型二极管由于结面积大而适用于低频大电流整流。二极管在正向电压作用下会使PN结变薄,从而形成正向电流,在反向电压作用下会使PN结变厚,无法形成反向电流,这就是二极管的单向导电性,二极管的正向特性见图1-2。从图1-2中可以看到,二极管的正向特性曲线呈非线性,依据半导体理论可以得出二极管的正向电流为:(1-1)正向电压为:(1-2)式(1-1)、(1-2)中:——禁带宽度;;——波耳兹曼常数;——单位电荷;——二极管反向饱和电流(与温度有关);由式(1-2)得,二极管的正向电压不但与电流有关,而且与环境温度有关,当二极管电流肯定时,二极管的电压与温度成肯定关系,在温度不太高的状况下,与环境温度成正比,即:(1-3)图1-2二极管正向特性这里,是与二极管电流有关的系数,当二极管电流肯定时,为常数,因此被称之为二极管的电压——温度系数或测温灵敏度,可表示为:(1-4)表示环境温度变更所引起的二极管电压变更,单位为,通常在范围内,。利用二极管的电压——温度特性可以制做成温度传感器,电子温度计和电子控温仪等测温与控温设备,图1-3为用半导体PN结制成的铠装温度传感器示意图。1——半导体PN结2——引线3——填充材料4——金属外壳图1-,由测温传感器、恒流源、放大器、零点调整、量程调整和显示仪表等组成。来自温度传感器的信号经过相应的信号处理后得到反映被测温度的电压信号,通过经过标定的显示仪表显示出温度值,其测温精度可以达到。图1-4为半导体电子温度计的组成框图,图1-5为电路原理图。图1-4半导体电子温度计组成框图图1-5中的半导体二极管D密封在薄铜管中作为温度传感器,T1、D1、R1、R2组成恒流源为温度传感器供电,电位器RW1、RW2起零点调整和量程调整作用,显示仪表为指针式或数字式电压表,测温范围:,测量精度可以达到。图1-,反应速度越快,说明传感器对被测量的快速跟踪实力越强。由于每种传感器均存在响应惯性,对于铠装晶体管温度传感器来讲,其响应惯性主要来源于金属外壳内填充材料的热传导实力或铠装体的热容量,填充材料的热传导实力强,则热惯性小,传感器的热响应速度快,因此填充材料最好采纳导热硅脂或导热硅胶。由于传感器的响应特性符合指数规律,相当于在阶跃信号作用下惯性电路的输出特性,即:(1-5)式(1-5)中,——比例系数,——阶跃输入信号或测量环境突变,——时间常数(秒)。当时,输出实力达到最大实力的63%,当时,输出实力达到最大实力的98%。63%98%因此,被看作是惯性系统响应实力的标记,越小,响应速度越快,见图1-6。 0图1-6传感器的响应特性【试验仪器及装置】晶体管电子温度计试验仪、电热杯、直流数字式电压表、秒表、标准温度计、数字温度计等。【试验内容】——温度特性的测量直流数字电压表接晶体管电子温度计试验仪“PN+”和“PN-”输出口,打开电源开关,直流数字电压表选择2V档。将铠装晶体管温度传感器与标准温度计捆绑在一起组成搅拌棒,在保温杯中加入适量的冰块和少量的水,以冰为主,用搅拌棒充分搅拌成的冰水混和液,读取并记录时直流数字电压表的读数—PN结电压,然后在玻璃杯中加入约100ml水,用注射器抽取适量冰水注入玻璃杯中,调水温为(水温高于20时,先调20后调),将电压表读数记入表1-1,电热杯中加入约400ml水起先加热并不断用搅拌棒搅拌,使水中各部分温度匀称,同时使铠装晶体管温度传感器热传导加快,水温每上升读取一下直流数字电压表读数并记入表1-1,始终到水沸腾为止,在直角坐标纸上绘出半导体二极管的结电压——温度关系曲线。,调整晶体管电子温度计试验仪上的“零点”调整旋钮,使试验仪上的仪表指到零;然后将温度传感器放入的开水中,调整试验仪上的“满度”调整旋钮,使试验仪上的仪表指到。电热杯停止加热,将开水倒入另一烧杯中(电热杯再装入约半杯以上的水接着加热,为下一内容做打算),烧杯放在平台上,使水自然降温,水温每下降读取一次试验仪上的仪表读数,降温过程可向烧杯中渐渐加入少许冷水,用搅拌棒充分搅拌使水温匀称下降,始终到为止,将数据记入表1-2,计算标定相对误差:,其中为各标定点处试验仪上的仪表读数与标准温度计读数之差的最大值。,然后提出快速放入的开水中,同时用秒表计时,视察晶体管电子温度计试验仪的仪表读数。由式(1-5)可知,当试验仪的仪表分别指到63℃、86℃、95℃、时马上停止秒表计时,此时秒表指示值即分别为1、2、3、4倍的时间常数,重复测量3次记入表1-3,取平均值后计算响应时间常数和,分析产生的缘由和减小的方法。参照图1-6画出晶体管的温度响应特性曲线。【数据记录与数据处理】表1-1半导体二极管电压——温度特性的测量水温0102030405060708090100表1-2晶体管电子温度计的标定测量水温0102030405060708090100指示值误差标定误差表1-3晶体管温度传感器响应时间常数的测量T℃秒表指示值秒表指示值秒表指示值平均值时间常数时间常数/s63869598关于时间常数的误差主要来源:正确把握计时,自温度计接触沸水起先计时到预定温度马上停止计时。酒精温度计误差较大,这里只能用作参考温度,试验中以数字温度计读数为准。【思索题】,请问用三极管能否制做成温度传感器?怎样设计?,而采纳恒压串电阻为传感器供电,请问它的电压——温度特性是否为线性?为什么??分析减小时间常数的详细方法。试验二电涡流行程传感器及转速测量【试验目的】。。、转速表测量转速。【试验原理】,流过线圈的电流会在线圈四周空间产生交变磁场。当将导电的金属接近该线圈时,金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流,这种电流称为“电涡流”,如图2-1(a)所示。涡流的大小和金属导体的电阻率,磁导率、厚度、线圈与金属导体的距离X,以及线圈励磁电流的交变频率等参数有关。假如固定其中某些参数,就可依据涡流的大小来测量出另外一些参数。图2-1电涡流传感器作用原理及等效电路为了简化问题,我们把金属导体理解为一个短路途圈,图2-1(b)所示为电涡流传感器与被测体的等效电路。其中、为空心线圈的电阻和电感;、为短路途圈的电阻和电感;而则为两线圈的互感。依据等效电路可写出两个电压平衡方程式:(2-1)将该方程联立求解可得:(2-2)(2-3)由(2-2)式可得空心线圈的总阻抗为:(2-4)