传感器特性实验市公开课一等奖省赛课获奖课件

试验No.1-4传感器特征试验建筑环境与设备工程专业试验课Ⅰ开课教师：李炎锋、孙育英、谢静超传感器特性实验第1页

本试验以玻璃水银温度计和热电阻温度计两种传感器为对象。

给二者均输入阶跃温度信号，然后观察、研究以了解它们在两个稳态之间动态过程，熟练掌握测得拖延τ和时间常数T试验方法。一、实验目传感器特性实验第2页二、试验要求了解传感器动态特征曲线特征；初步掌握传感器在受到阶跃扰动情况下，所测参数改变过程测量与统计；掌握计算机采集数据过程及采集结果分析方法。传感器特性实验第3页三、试验装置与设备传感器：玻璃水银温度计、热电阻温度计风机盘管机组自动控制试验装置（以下列图所表示）消耗性器材：冰块、玻璃水银温度计、烧杯、试管辅助设备：冰箱（制冰用），保温瓶（存放冰块），塑料盆传感器特性实验第4页风机盘管机组自动控制试验装置传感器特性实验第5页四、试验原理当测量温度元件（传感器）为热电偶、热电阻、或者温度计，当介质温度与热电偶接点温度不一样时，热量传给热电偶测量接点，传热过程中存在着热阻，同时因为热电偶测量材料有一定质量，有蓄热作用，故要经过一段时间后热电偶测量接点温度才逐步靠近和到达介质温度。传感器特性实验第6页四、试验原理若被测介质温度为

，热电偶接点温度为

，经过分析可知，无套热电偶动态特征是一阶微分方程

（2）

（1）传感器特性实验第7页四、试验原理式中：—无套热电偶测量元件时间常数；

—热电偶容量系数；—被测介质对热电偶放热系数；—热电偶传热表面积。上述方程即使以热电偶为例推出动态特征方程，但一样适合用于热电阻以及试验中用玻璃水银温度计。只是测量装置输出院士参数分别是电阻值改变以及水银温度计中液面高度改变，经过一定对应关系转换，显示为温度值改变。传感器特性实验第8页五、试验步骤5.1玻璃水银温度计动态性能测量1．取碎冰块加水放在烧杯中，形成冰水混合物。取一根试管垂直放置于烧杯中，试管底部填少许海绵，放置3－4分钟，在试管中形成温度低温环境。2．取一支玻璃温度计（最小刻度要求0.5℃），将玻璃温度计垂直插入试管中，注意水银头部分不要接触试管壁。3．插入玻璃温度计同时，开始计时和读取温度改变。注意统计延迟时间，初始阶段读数时间间隔要短，伴随时间增加，读数间隔适当延长，直到温度计温度不再改变为止。这么就完成温度从室温到试管中低温环境温度飞降过程测量。传感器特性实验第9页4．将温度计从试管中拿出，拿出玻璃温度计同时，开始计时和读取温度改变。初始阶段读数时间间隔要短，伴随时间增加，读数间隔适当延长，直到温度计温度不再改变为止。这么就完成温度从试管内低温环境到室温环境温度飞降过程测量。5．依据测得温度值改变以及对应时间，画出玻璃水银温度计飞升和飞降曲线，分析动态特征。传感器特性实验第10页五、试验步骤5.2热电阻温度计动态性能测量1．试验中所用热电阻已经与风机盘管机组自动控制试验装置连接，温度测量数据能够直接由数据采集装置测得并存入电脑硬盘中，同时试验装置面板显示出温度值。2．接通风机盘管机组自动控制试验装置电源，运行电脑中数据采集系统，设置温度采集间隔。3．取一支铂电阻温度计，将铂电阻温度计垂直插入试管中，注意铂电阻头部不要接触试管壁。传感器特性实验第11页4．

插入铂电阻温度计同时，开始计时和读取温度改变。直到温度计温度不再改变为止。这么就完成温度从室温到试管中低温环境温度飞降过程测量。5．将铂电阻温度从试管中拿出，拿出铂电阻温度计同时，开始计时和读取温度改变，直到温度计温度不再改变为止。这么就完成温度从试管内低温环境到室温环境温度飞降过程测量。6．从电脑中拷贝所测得温度值改变以及对应时间，确定延迟时间

，并画出铂电阻温度计飞升和飞降曲线，分析铂电阻温度计动态特征。传感器特性实验第12页六、试验注意事项1.试验前，各小组要做好充分准备，包含理论分析、试验设计，并进行试验实施可行性论证。在此基础上，详细制订上试验方案（计划书）。2.该试验完全为开放形式，试验小组自由结合，每组人数超出3－4人，在测量前需要小组组员进行分工，确保在试验中读数和统计配合。3.水银温度计数据读取必须按照玻璃温度计读数，防止人为读数误差。传感器特性实验第13页七、试验结果及要求1.本试验以工程中广泛使用玻璃水银温度计和热电阻温度计为对象。我们给二者均输入阶跃温度信号，然后观察、研究它们在两个稳态之间动态过程。要求测出拖延和时间常数。本试验应注意温度计工作环境热交换条件对动态特征有很大影响。2.画出两种传感器温度飞升和飞降曲线，观察二者在两稳态间动态过程，比较二者差异，分析工作环境，制作材料及结构对传感器特征影响。3.将动态过程试验飞升曲线与理论飞升曲线进比较、分析。传感器特性实验第14页八、试验汇报及思索题8.1试验汇报内容要求1．试验原理。2．试验装置简图、试验方案和测试方法。3．测试统计及计算结果。4．对试验结果分析。5．说明自己经过本试验所发觉问题、处理问题和未能处理问题。6．写出自己收获和体会。传感器特性实验第15页8.2试验思索题1.为何试验中将玻璃温度计和铂电阻温度计插入放置于冰水混合物试管中而不是直接插入冰水混合物中来比较温度飞升和飞降过程特征。2.分析两种温度计拖延和时间常数，依据时间常数定义分析两种测量原件时间常数不一样原因。3.对于同一个温度测量装置，注意飞升和飞降阶段时间常数值区分，并简明分析原因。依据对温度测量装置特征了解，提出工程中怎样准确测量温度注意事项。传感器特性实验第16页1．试验原理。2．试验装置简图、试验方案和测试方法。3．测试统计及计算结果。4．对试验结果分析。5．说明自己经过本试验所发觉问题、处理问题和未能处理问题。6．写出自