探索温度传感器：热电偶、热电阻与PN结实验详解

实验三主要探讨了热电偶的原理及其在测温中的应用。热电偶是一种基于热电效应工作的温度传感器，其基本构造由两种不同金属导体组成一个闭合回路。当这两个接点的温度不同时，由于它们的电子迁移特性差异，会形成热电势，即环路中的电压差。这个现象是由Seebeck系数决定的，它是电压差与温差之间的比例。 实验的核心目的是让学生亲身体验并理解热电偶的工作机制，包括以下几个关键环节： 1. 热电偶构成：常见的热电偶由两种金属，如铜和康铜，通过焊接形成两个节点，其中一个是热结点，另一个是冷结点（通常是冰点或已知温度）。热电势VOUT等于热结点与冷结点温度差的函数。 2. 简化配置：为了在没有独立参考结点的情况下使用热电偶，有时会引入中间金属和额外的节点，例如实验中提到的铜线，确保只有温度差影响输出电压。 3. 实验步骤： - 设备配置：学生需要了解实验仪器中配备的热电偶结构，它由铜和康铜组成，分度号为T。 - 电路连接：按照图1进行线路连接，包括主副电源、差动放大器和F/V表。 - 预操作：调整电路参数，确保F/V表显示零，并记录下室温作为参考。 4. 测量过程：通过改变加热器的温度，观察F/V表的显示值变化，这反映了热电偶产生的热电势随温度变化的特性。通过查找NBS提供的热电偶电压与温度对应表，可以计算出热结点的实际温度，尽管在实际应用中通常难以达到冷结点为0℃的理想情况。 通过这次实验，学生不仅可以掌握热电偶的基本理论，还能练习实际操作技能，理解温度测量中的误差来源和补偿方法。后续可能还会涉及热电阻和PN结的工作原理，进一步丰富对温度传感器的认识。