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      熱學綜合實驗平臺

      更新時間:2022-04-13

      訪問量:83

      簡要描述:
      產品簡述
      產品包含熱力學理論中的理想氣體狀態方程實驗,以及不同類型溫度傳感器的特性研究實驗。
      品牌其他品牌產地類別國產
      應用領域能源,電子,航天,電氣


      理想氣體狀態方程實驗:

      理想氣體狀態方程是熱力學理論的基礎。它建立在波義耳-馬略特定律、查理定律、蓋·呂薩克定律等經驗定律上,描述了理想氣體在處于平衡態時,壓強、體積、物質的量和溫度間的狀態關系。學習理想氣體狀態方程理論對熱力學的后續學習具有重要作用。

      本實驗采用控制變量法,通過單獨改變溫度或壓強或體積,驗證波義耳-馬略特定律、查理定律和蓋·呂薩克定律,并結合阿伏伽德羅定律和理想氣體溫標定義,加深對理想氣體及其物態方程的理解,奠定熱力學的理論基礎。

      溫度傳感器特性研究實驗:

      溫度傳感器作為傳感器中的重要一類,用途十分廣闊:可用于實現溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等功能,在工農業生產過程中扮演著重要作用。

      本產品研究多種應用廣泛的溫度傳感器(包含接觸式或非接觸式)的特性,掌握不同傳感器的測溫原理。用戶可結合專業特色和課程設置靈活選取不同傳感器進行研究。

      產品特點

      1.       理想氣體狀態方程實驗可在同一套實驗裝置上,采用控制變量法進行實驗,并解決了以前該類實驗裝置無法完整驗證三個定律的缺陷。

      2.       理想氣體狀態方程實驗采用電熱管加熱:解決了以往采用水循環加熱方式中溫度變化范圍窄、變溫緩慢的問題。

      3.       ★采用壽命長、體積小、可靠性高的固態器件——半導體致冷片作為變溫元件,通過主動風冷散熱方式,實現-10+70℃的溫度變化,且為純電控裝置,避免了水的管理和安全隱患。

      4.       溫度傳感器特性研究實驗的溫控臺內部溫度均勻,溫度測量誤差小。

      5.       溫度傳感器種類豐富——不僅包括常見的接觸式,還加入了以往該實驗課程沒有的非接觸式,讓學生更深刻的學習了解各類溫度傳感器的特點和適用場景。

      6.       模塊化結構——各部件功能清晰,可結合專業特色和課程設置靈活選取傳感器進行研究。

      7.       采用通用直流電源,以實現穩壓或穩流調節,可在多場景、多實驗中使用,特別適合創新實驗室。


      實驗內容

      理想氣體狀態方程實驗:

      1.       研究等溫條件下,一定質量氣體的壓強與體積的關系,驗證波義耳-馬略特定律

      2.       研究等容條件下,一定質量氣體的溫度與壓強的關系,驗證查理定律

      3.       研究等壓條件下,一定質量氣體的溫度與體積的關系,驗證蓋•呂薩克定律

      4.       計算一定氣體的物質的量

      5.       計算普適氣體常量

      溫度傳感器特性研究實驗:

      1.       研究RTD溫度傳感器的電阻與溫度的關系

      2.       研究PTC溫度傳感器的電阻與溫度的關系

      3.       研究NTC溫度傳感器的電阻與溫度的關系

      4.       研究PN結溫度傳感器的電壓與溫度的關系

      5.       研究LM35集成溫度傳感器的輸出電壓與溫度的關系

      6.       研究AD590集成溫度傳感器的輸出電流與溫度的關系

      7.       研究熱電偶溫度傳感器工作端的電壓變化量與溫度變化量的關系

      8.       研究紅外熱電堆溫度傳感器工作端的電壓變化量與溫度變化量的關系

      9.       演示紅外熱釋電溫度探測器的應用(選做)

      知識點

      理想氣體、物態方程、玻義耳-馬略特定律、查理定律、蓋•呂薩克定律、阿伏伽德羅定律;帕爾貼效應、塞貝克效應、熱釋電效應、半導體制冷、鉑熱電阻、熱敏電阻、PN結、集成溫度傳感器、熱電偶、非接觸紅外測溫、紅外探測

      技術指標

      1           ★系統組成:系統采用模塊化設計,由氣體定律實驗裝置、數字溫度計、數字壓強計、直流穩壓電源、壓強傳感器、溫控臺、熱電偶熱電堆傳感器特性測試單元、傳感器特性測試單元、熱釋電紅外探測單元、PT1000溫度傳感器、PTC熱敏電阻溫度傳感器、NTC熱敏電阻溫度傳感器、PN結溫度傳感器、LM35集成溫度傳感器、AD590集成溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱電堆型紅外輻射傳感器、萬用表等組成。

      2           理想氣體狀態方程實驗:

      1)             普適氣體常數測量相對誤差:≤5%;

      2)             采用控制變量法進行實驗,同一裝置上同時驗證波義耳-馬略特定律、查理定律、蓋•呂薩克定律三個定律

      3           溫度傳感器特性研究實驗:

      1)        實驗溫度范圍:包含-10℃~+70

      2)        8種溫度傳感器探頭設計分離開放透明,以開放電路板為實驗平臺,完成多種溫度傳感器的特性測試和應用,傳感器可隨意更換、添加:

      PT1000溫度傳感器:結果相對誤差:≤5%

      PTC熱敏電阻溫度傳感器

      NTC熱敏電阻溫度傳感器

      PN結溫度傳感器:結果相對誤差:≤5%

      LM35集成溫度傳感器:結果相對誤差:≤5%

      AD590集成溫度傳感器:結果相對誤差:≤5%

      熱電偶溫度傳感器:T型熱電偶;

      熱電堆型紅外輻射傳感器:非接觸式測溫、觀察不同熱源其電壓的變化。

      4           氣體定律實驗裝置

      1)             ★采用薄膜電加熱空氣腔技術(非半導體器件加熱),玻璃腔體壁電加熱膜透明可見,腔內活塞、溫度傳感器等清晰可視,可視范圍>180°;腔體內氣體溫度范圍:室溫~100℃;圓柱形熱腔表面電加熱的電阻率均勻度:≥96%

      2)             采用活塞螺紋旋進方式,調節順暢、連續、穩定。位置調節準確性優于±0.1mm,帶限位功能,避免活塞碰撞置于加熱管內部的溫度傳感器。

      3)             氣體壓強變化范圍:約70kPa;

      4)             氣體體積范圍:60mL120mL,氣體最大體積130mL,分度值1mL;

      5)             耐壓200kPa。

      5           溫控臺

      1)         ★控溫范圍:-10℃~+70℃(在環境溫度25℃時),控溫方式:PID控制,控溫精度:≤± 0.5℃,通過半導體致冷片(12V/5A)純電控變溫。

      2)         ★具備3個溫度傳感器通道,可同時測量多個溫度傳感器;采用準金屬體作為等溫介質,等溫塊體測溫而非空腔方式,實現溫度均勻分布。

      3)         具有制冷、制熱和故障指示功能;具有上電自檢、超溫保護、超壓保護、極性切換保護功能;具有未接傳感器、超范圍異常顯示功能。

      4)             散熱方式:熱管鰭片結構的風冷散熱,風扇含控制和故障檢測功能。

      6           熱電偶傳感器特性測試單元:

      1)             電壓放大倍數:100;

      7           熱電堆傳感器特性測試單元熱電堆區:

      1)             電壓放大倍數:100;

      8           傳感器特性測試單元

      1)             相同測試功能區域:2組;

      2)             電源三檔切換:

      3)             電流源:1mA;

      4)             NULL檔:空檔;

      5)             電壓源:7V;

      9           熱釋電紅外探測單元(選配)

      1)             模式選擇兩檔切換:可重復觸發、不可重復觸發

      2)             兩種菲涅爾透鏡類型:半球形、一字形

      3)             靈敏度、鎖時間、延遲時間連續可調

      10       數字溫度計

      1)             顯示范圍:?55℃~+155

      2)             顯示分辨率:0.1

      3)             具有未接傳感器、超范圍異常顯示功能

      11       數字壓強計

      1)             顯示范圍:20210kPa

      2)             顯示分辨率:0.1kPa

      3)             具有未接傳感器、超范圍異常顯示功能

      12       直流穩壓電源

      1)             續可調電壓范圍:030V

      2)             顯示分辨率0.1V


      產品組成

      本系統主要由氣體定律實驗裝置、數字溫度計、數字壓強計、直流穩壓電源、壓強傳感器、溫控臺、熱電偶熱電堆傳感器特性測試單元、傳感器特性測試單元、熱釋電紅外探測單元、PT1000溫度傳感器、PTC熱敏電阻溫度傳感器、NTC熱敏電阻溫度傳感器、PN結溫度傳感器、LM35集成溫度傳感器、AD590集成溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱電堆型紅外輻射傳感器、萬用表等組成。

      序號

      名稱

      編號

      數量

      備注

      1

      氣體定律實驗裝置

      ZKY-PC0001

      1


      2

      數字溫度計

      ZKY-BR0002

      1


      3

      數字壓強計

      ZKY-PA0001

      1


      4

      直流穩壓電源

      ZKY-BJ0002

      1


      5

      壓強傳感器

      ZKY-BH0001

      1


      6

      溫控臺

      ZKY-PC0002

      1


      7

      熱電偶熱電堆傳感器特性測試單元

      ZKY-PC0003

      1


      8

      傳感器特性測試單元

      ZKY-AD0004

      1


      9

      熱釋電紅外探測單元

      ZKY-AD0005

      1


      10

      PT1000溫度傳感器

      ZKY-BH0002

      2


      11

      PTC熱敏電阻溫度傳感器

      ZKY-BH0003

      1


      12

      NTC熱敏電阻溫度傳感器

      ZKY-BH0004

      1


      13

      PN溫度傳感器

      ZKY-BH0005

      1


      14

      LM35集成溫度傳感器

      ZKY-BH0006

      1


      15

      AD590集成溫度傳感器

      ZKY-BH0007

      1


      16

      熱電偶溫度傳感器

      ZKY-BH0008

      1


      17

      熱電堆型紅外輻射傳感器

      ZKY-BH0009

      1


      用戶自備設備

      1.       萬用表(三位半及以上)     2/

      2.       示波器(20MHz單通道及以上)

      每實驗室僅需1~2臺(僅實驗項目9MZ使用)


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