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大學物理實驗,數(shù)字溫度計的設計與制作,實驗簡介,實驗原理,實驗目的,實驗內(nèi)容,儀器及調(diào)整,實驗數(shù)據(jù),預習題,思考題,實驗簡介,隨著傳感器技術的飛速發(fā)展，各種各樣的溫度傳感器被廣泛地應用于教學、科研和工業(yè)生產(chǎn)中。其中集成溫度傳感器AD590，因其線性好、精確度高和易于實現(xiàn)計算機在線測試與數(shù)據(jù)處理等優(yōu)點，在常溫條件下已占有越來越重要的位置。我們把AD590組成的數(shù)字溫度計用于線脹系數(shù)的測量、導熱系數(shù)的測量和熱敏電阻特性研究等物理實驗中進行溫度測量，均取得了較好的效果。為了使學生更好地了解其性能，我們開設了集成溫度傳感器AD590的特性研究自組數(shù)字溫度計實驗。,實驗目的,1.了解常用的集成溫度傳感器的基本原理和溫度特性的測量方法；2:利用AD590集成溫度傳感器,制作測溫范圍0~50℃的溫度計；3:掌握數(shù)字溫度計的設計和調(diào)試技巧。,集成溫度傳感器是將作為感溫器件的晶體管及其外圍電路集成在同一芯片上的集成化溫度傳感器，與分立溫度傳感器相比，它具有以下特點：(1)由溫度變化面引起輸出量的變化呈良好的線性關系；(2)不需要參考占；(3)抗干擾能力強；(4)互換性好，使用簡單方便。因此，這類傳感器已在科研、工業(yè)和家用電器方面廣泛用于溫度的精確測量和控制。集成溫度傳感器按輸出量不同可分為電壓型和電流型兩大類。電壓型傳感器的特點是直接輸入電壓，且輸出阻抗低易于和控制電路接口，可用于溫度檢測等。而電流型傳感器準確度更高，其中的典型代表是AD590，其靈敏度為1。是一種兩端器件，使用非常方便，且抗干擾能力很強。,實驗原理,AD590特性,AD590溫度傳感器工作電壓范圍寬(4V~30V),使用溫度范圍大(-55℃~150℃),其靈敏度為1μA/K,電流輸出線性極好(在使用溫度范圍內(nèi)非線性誤差可小于0.5℃).另外,還具有適應電源波動的特性,即電源電壓可以從4V~15V,輸出電流的變化小于1μA,所以它廣泛用于高精度溫度計和溫度計量等方面.,單位：A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖1定標電路,,,＋,－,定標,二、數(shù)字溫度計的設計與制作,,,圖2數(shù)字溫度計設計電路,,1數(shù)字溫度計進行調(diào)試的分析,注意：調(diào)試好的溫度計所有元件參量不得再改變。,2對測量范圍的溫度進行測量的分析,實驗內(nèi)容,1對AD590進行定標。按圖1定標電路圖接好儀器，將溫度設置在30℃，萬用表電壓拔到2V檔位，等溫度穩(wěn)定后，讀出電壓值，并記錄之；再將溫度設置在35℃，重復之，直至80℃，讀出電壓值止。2對溫度計進行安裝調(diào)試按圖2數(shù)字溫度計接好儀器，將溫度設置在30.0℃，等溫度穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)R4使電壓表的讀數(shù)為30.00mv。3對在測量范圍的溫度進行測量再將溫度分別設置在35.0℃、40.0℃直至90℃，分別讀出電壓值。并記錄之。,實驗儀器,,AD590、恒溫控制溫度傳感器、穩(wěn)壓源、數(shù)字萬用表、加熱器、冰水混合物、變阻器、電阻、導線,實驗數(shù)據(jù),表１：AD590進行定標數(shù)據(jù),,,,,,,電壓輸出5.00VR=1000,,經(jīng)最小二乘法得A=B=r=,,。,表２數(shù)字溫度計實驗數(shù)據(jù)表,,,,預習題,1．通過查資料，你知道幾種數(shù)字溫度計的制作？2．就書中所給定的儀器用具，你選用何種測量線路？寫出測量原理。3．電流型集成電路溫度傳感器有那些特性？,思考題,1．在圖２圖３電路中直流穩(wěn)壓電源電壓應如何取值？2．用冰水混合物在0℃時對組裝的溫度計定標，可否在50℃時對組裝的溫度計定標？,注意事項,1、定標。（1）按圖2要求接線（AD590的正負極不能接錯）。（2）萬用表取2v檔位。2、制作量程從0℃—50℃范圍數(shù)字溫度計。（1）把AD590、三只電阻箱、直流穩(wěn)壓電源及數(shù)字電壓表按參考電路圖3接好，取電源電壓為５V、R２、R３?。盞Ω、萬用表取200mv檔位。（2）將將AD590元件端和標準溫度計插入盛有冰水混合物的保溫杯中，待標準溫度計為0℃時，調(diào)節(jié)R４使電壓表為0.00mv。這樣便完成了溫度計的制作。（3）AD590元件、和作為標準溫度計使用的傳感器未沒入試管中的油里，要盡量使二者處于等高的位置。薄玻璃管保護套中的變壓器油的液面要低于量熱器中水的液面。,