利用传感器测定空气相对压力系数：理论与实验

本实验报告主要关注于使用传感器测量空气相对压力系数，具体涉及理想气体状态方程和查理定律的应用，以及铜电阻温度传感器和扩散硅压阻式差压传感器的工作原理。实验旨在帮助学生深化理解气体状态理论，并掌握实际测量技术。 实验目的包括： 1. 掌握理想气体状态方程和查理定律的运用，通过测量气体压强和温度来推算相对压力系数。 2. 学习铜电阻温度传感器的工作原理，利用其与温度的线性关系，通过测得纯水沸点下的电阻变化来间接测量温度。 3. 实践使用扩散硅压阻式差压传感器测量压强，理解压阻效应，并学会用作图法和计算机拟合处理数据。 实验原理部分详细介绍了： - 查理定律指出，在定容条件下，理想气体的压强与绝对温度成正比，这为计算相对压力提供了依据。 - 铜电阻温度传感器利用电阻随温度变化的特性，通过测定电阻在特定温度（如纯水沸点）的值来确定温度。 - 扩散硅压阻式差压传感器基于压阻效应，当两端受到压力差时，输出电压与压强差成正比，通过测量这个电压变化可以得出压强。 实验仪器配置包括恒压电源、恒流源、磁力搅拌器、差压传感器、铜丝电阻和必要的温度控制设备等。 实验步骤分为几个部分： 1. 标定差压传感器，通过改变接口连接，确保在不同压力状态下获取准确的输出电压。 2. 测量大气压强和室温作为基准。 3. 在恒定电流和电压条件下，逐步加热并记录铜丝电阻的电压变化，以及温度数据，直到水沸腾。 4. 数据处理阶段，利用沸点与大气压强的关系图进行内插，确定对应的压力值。 在整个过程中，学生们需要整理原始数据，包括温度、电阻值和差压传感器电压，并利用这些数据计算相对压力系数、铜丝电阻温度系数以及仪器常数。通过计算机作图和拟合法，他们能够更精确地理解和分析实验结果。 总结来说，本实验不仅是一次实践操作，也是理论知识与实际应用相结合的过程，有助于提升学生的实验技能和数据分析能力。同时，它展示了如何利用传感器测量物理参数，是现代工程和科学研究中的基础技能。