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实验三 PN结温度传感器测温实验
实验目的:了解PN结温度传感器的特性及工作情况。
所需部件:主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V
表、加热器、电桥、温度计。
旋钮初始位置:直流稳压电源±6V档,差放增益最小逆时针到底(1倍),电压放大器幅度最
大4.5倍。
实验原理:晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。例如硅管的PN结的结
电压在温度每升高1℃时,下降约2.1mV,利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。它具有线性好、时间常数小(0.2~2秒),灵敏度高等优点,测温范围为-50℃~+150℃。其不足之处是离散性大互换性较差。
实验步骤:(1)了解PN结,加热器,电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。
(2)观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档,测量PN结正反向的结
电压,得出其结果。
(3)把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线(51K)与PN结传感器的正向端
相连,并按图37接好放大电路,注意各旋钮的初始位置,电压表置2V档。
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图 三
(4)开启主、副电源,调节W1电位器,使电压表指示为零,同时记下此时水银温度计的室温值(△t)。
(5)将-15V接入加热器(-15V在低频振荡器右下角),观察电压表读数的变化,因PN结温
度传感器的温度变化灵敏度约为:-2.1mV/℃。随着温度的升高,其:PN结电压将下降△V,该△V电压经差动放大器隔离传递(增益为1),至电压放大器放大4.5倍,此时的系统灵敏度S≈10mV/℃。待电压表读数稳定后,即可利用这一结果,将电压值转换成温度值,从而演示出加热器在PN结温度传感器处产生的温度值(△T)。此时该点的温度为△T+△t。
注意事项:(1)该实验仅作为一个演示性实验。
(2)加热器不要长时间的接入电源,此实验完成后应立即将-15V电源拆去,以免影响梁上的
应变片性能。
课后问题:(1)分析一下该测温电路的误差来源。
(2)如要将其作为一个0~100℃的较理想的测温电路,你认为还必须具备哪些条件?
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(1) 将电桥中1 与直流稳压电源中1相连,电桥中2与差动放大器中2相连,电桥中3与差动放大器中3相连; (2) 差动放大器中1与PN结中1相连,PN结中1与直流稳压电源1又用51K电阻线相连,PN结中2与直流稳压电
源2相连;
(3) 差动放大器中的4与电压放大器中的4相连,电压放大器中的7接F/V表的Vi孔; (4) 当接入-15伏电压接入加热器时,低频振荡器的8与加热6相连,加热5与地相连。
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