Задание 1. Опытное определение функции преобразования термистора
a. Включите цифровой термометр и цифровой мультиметр, установив последний в режим измерения сопротивления.
Убедитесь, что имена файлов для записи данных введены правильно.
На водяном термостате установите в соответствии с указаниями преподавателя максимальную температуру нагрева.
Включите термостат и наблюдайте за процессами его нагрева и остывания. При нагреве сопротивление термистора падает, а при остывании - растет. Дождитесь окончания этих процессов. Все полученные данные измерений будут сохранены в файлах.
Задание 2. Обработка экспериментальных данных
Обработка экспериментальных данных, сохраненных в файлах, производится в лабораторном журнале средствами MS Excel.
a) На листе Нагрев лабораторного журнала в ячейки столбцов Температура в термостате t, град. C и Измеренное значение сопротивления термистора Rtэксп+, Ом (см. табл. 4.1.1) поместите данные двумерного массива, считанного из файла a+.txt.
b) Заполните следующие два столбца указанной таблицы, перейдя к температурной шкале Кельвина Т = t 0C + 273 0C и найдя обратные значения 1/Т, постройте экспериментальную зависимость сопротивления термистора от обратного значения температуры 1/Т при нагреве водяного термостата.
c) Постройте на той же диаграмме зависимость вида Rtm= A+ * exp(B+ * x), где x = 1/T, используя пункт меню Диаграмма/Добавить линию тренда.
d) Определите по полученным данным параметры функции преобразования А+ и В+ термистора. Для этого среди параметров линии тренда выделите галочкой пункт Показывать уравнение на диаграмме, тогда на диаграмме появится уравнение модели.
e) В соответствии с полученным уравнением модели заполните последний столбец таблицы Посчитанное по математической модели значение сопротивления термистора Rtm+, Ом.
f) Постройте на другой диаграмме зависимости Rtэксп и Rtm+ от температуры t 0C.
g) На листе Остывание лабораторного журнала в ячейки столбцов Температура в термостате t, град. C и Измеренное значение сопротивления термистора Rtэксп-, Ом (см. табл. 4.1.2) поместите данные двумерного массива, считанного из файла a-.txt.
h) Аналогично п. b заполните следующие два столбца указанной таблицы и постройте экспериментальную зависимость сопротивления термистора от обратного значения температуры 1/Т при остывании водяного термостата, где Т = t 0C + 273 oC - абсолютная температура.
i) Постройте на той же диаграмме зависимость вида Rtm- = A_ * exp(B_ * x), где x = 1/T, используя пункт меню Диаграмма/Добавить линию тренда. Считайте сохраненный файл на отдельный лист MS Excel и изучите полученные данные.
j) Определите по полученным данным параметры функции преобразования А_ и В_ термистора.
k) Постройте на одной диаграмме зависимости Rtэксп и Rtm- от температуры t 0C.
l) Определите максимальную и минимальную чувствительности термистора.
m) Определите максимальную и минимальную относительные погрешности измерения температуры, полагая, что измерение сопротивления производится с погрешностью, лежащей в пределах ±0,1 Ом.
n) Сформулируйте и запишите в отчет выводы о проделанной работе.
o) Сохраните результаты.
p) После сохранения результатов закройте приложение LabVIEW и, при необходимости, выключите компьютер
Оформление отчета.
Отчет должен содержать:
· сведения о цели и порядке выполнения работы;
· сведения об использованных методах измерений;
· сведения о характеристиках использованных средств измерений;
· необходимые электрические схемы;
· данные расчетов, проводившихся при выборе средств и диапазонов измерений, при выполнении соответствующих пунктов задания;
· экспериментальные данные;
· полностью заполненные таблицы отчета (см. табл. 4.1.1 и табл. 4.1.2), а также примеры расчетов, выполнявшихся при заполнении таблицы;
· графики и диаграммы;
· анализ полученных результатов и выводы об особенностях и качестве проведенных измерений и в целом по результатам проделанной работы.
Контрольные вопросы.
1. Какие физические явления лежат в основе функционирования терморезисторов?
2. Какие материалы используются при изготовлении терморезисторов?
3. Какова конструкция металлического терморезистора?
4. Как устроены полупроводниковые терморезисторы (термисторы)?
5. Каковы функции преобразования металлического и полупроводникового терморезистора?
6. Когда и для каких целей используется трехпроводная схема подключения терморезистора?
7. Почему в случае применения полупроводникового терморезистора (термистора) нет необходимости использовать трехпроводную схему?
8. Каковы достоинства и недостатки медного терморезистора?
9. Каковы достоинства и недостатки термистора?
10. В каких случаях необходимо использовать платиновые терморезисторы?
11. Какие из терморезисторов отличаются высокой чувствительностью?
Используемая литература
1. Батоврин В. К., Бессонов А. С., Мошкин В. В., Папуловский В. Ф. LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий / под ред. В. К. Батоврина. - М.: ДМК Пресс, 2009. - 224 с.
