K型热电偶、霍尔、湿敏、超声波测距传感器的应用(实验指导书).doc

班级： 座号： 姓名： 成绩：__________ 课程实验: 实验项目： 实验预习报告（上课前完成） 一、实验目的 了解K型热电偶的特性与应用; 了解霍尔传感器的原理与应用; 了解湿敏传感器的原理及应用范围； 学习超声波测距的方法。 二、所用实验仪器设备、耗材及数量 智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块、 霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表、 湿敏传感器、湿敏座、干燥剂、棉球（自备） 超声波传感器实验模块、超声波发射接受器、反射板、直流稳压电源 三、实验内容和简单原理（包括实验电路图及原理说明） 实验1：智能调节仪控制温度实验 图45-2 1．在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图45-2接线。 2．将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。 3．按住3秒以下，进入智能调节仪A菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。当LOCK等于0或1时使能，设置温度的设定值，按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。否则提示“”表示已加锁。再按3秒以下，回到初始状态。 热电偶传感器的工作原理 热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应，即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路，其两端相互连接，只要两节点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，见图50-1（a），即回路中存在电动势，该电动势被称为热电势。 图50-1（a） 图50-1（b） 两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。 当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图50-1（b），并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当ET较小时，热电势ET与温度差（T-T0）ET=SAB（T-T0）SAB为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材料的相对特性。 热电偶的基本定律： （1）均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不能产生热电势。 （2）中间导体定律 用两种金属导体A，B组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势EAB（T，T0），而这些导体材料和热电偶导体A，B的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况下，回路中的温差电势是否发生变化呢？热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只要中间导体C两端温度相同，那么接入中间导体C对热电偶回路总热电势EAB（T，T0）没有影响。 （3）中间温度定律 如图49-2所示，热电偶的两个结点温度为T1，T2时，热电势为EAB（T1，T2）；两结点温度为T2，T3时，热电势为EAB（T2，T3），那么当两结点温度为T1，T3时的热电势则为 EAB（T1，T2）+ EAB（T2，T3）=EAB（T1，T3） （2） 式（2）就是中间温度定律的表达式。譬如：T1=100℃，T2=40℃，T3=0℃，则 EAB（100，40）+EAB（40，0）=EAB（100，0） （3） 图50-2 热电偶的分度号 热电偶的分度号是其分度表的代号（一般用大写字母S、R、B、K、E、J、T、N表示）。它是在热电偶的参考端为0℃的条件下，以列表的形式表示热电势与测量端温度的关系。 实验2：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，其中KH为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。 实验3：湿度是指大气中水份的含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示，湿度是指单位窨体积中所含水蒸汽的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸汽压的百分比，用符号％RH表示。湿度给出大气的潮湿程度，因此它是一个无量纲的值。实验使用中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验所采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。高分子电容式湿敏元件是利用元件的电容值随湿度变化的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，例如，