熱學(xué)綜合實(shí)驗平臺

理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗：

理想氣體狀態(tài)方程是熱力學(xué)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(jīng)驗定律上，描述了理想氣體在處于平衡態(tài)時(shí)，壓強、體積、物質(zhì)的量和溫度間的狀態(tài)關(guān)系。學(xué)習理想氣體狀態(tài)方程理論對熱力學(xué)的后續學(xué)習具有重要作用。

本實(shí)驗采用控制變量法，通過(guò)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(tài)方程的理解，奠定熱力學(xué)的理論基礎。

溫度傳感器特性研究實(shí)驗：

溫度傳感器作為傳感器中的重要一類(lèi)，用途十分廣闊：可用于實(shí)現溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風(fēng)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(yè)生產(chǎn)過(guò)程中扮演著(zhù)重要作用。

本產(chǎn)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(hù)可結合專(zhuān)業(yè)特色和課程設置靈活選取不同傳感器進(jìn)行研究。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.       理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗可在同一套實(shí)驗裝置上，采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗，并解決了以前該類(lèi)實(shí)驗裝置無(wú)法完整驗證三個(gè)定律的缺陷。

2.       理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗采用電熱管加熱：解決了以往采用水循環(huán)加熱方式中溫度變化范圍窄、變溫緩慢的問(wèn)題。

3.       ★采用壽命長(cháng)、體積小、可靠性高的固態(tài)器件——半導體致冷片作為變溫元件，通過(guò)主動(dòng)風(fēng)冷散熱方式，實(shí)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(shí)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(lèi)豐富——不僅包括常見(jiàn)的接觸式，還加入了以往該實(shí)驗課程沒(méi)有的非接觸式，讓學(xué)生更深刻的學(xué)習了解各類(lèi)溫度傳感器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。

6.       模塊化結構——各部件功能清晰，可結合專(zhuān)業(yè)特色和課程設置靈活選取傳感器進(jìn)行研究。

7.       采用通用直流電源，以實(shí)現穩壓或穩流調節，可在多場(chǎng)景、多實(shí)驗中使用，特別適合創(chuàng )新實(shí)驗室。

實(shí)驗內容

理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗：

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

2.       研究等容條件下，一定質(zhì)量氣體的溫度與壓強的關(guān)系，驗證查理定律

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

4.       計算一定氣體的物質(zhì)的量

5.       計算普適氣體常量

溫度傳感器特性研究實(shí)驗：

1.       研究RTD溫度傳感器的電阻與溫度的關(guān)系

2.       研究PTC溫度傳感器的電阻與溫度的關(guān)系

3.       研究NTC溫度傳感器的電阻與溫度的關(guān)系

4.       研究PN結溫度傳感器的電壓與溫度的關(guān)系

5.       研究LM35集成溫度傳感器的輸出電壓與溫度的關(guān)系

6.       研究AD590集成溫度傳感器的輸出電流與溫度的關(guān)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(guān)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(guān)系

9.       演示紅外熱釋電溫度探測器的應用（選做）

知識點(diǎn)

理想氣體、物態(tài)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(shù)指標

1           ★系統組成：系統采用模塊化設計，由氣體定律實(shí)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(wàn)用表等組成。

2           理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗：

1)             普適氣體常數測量相對誤差：≤5%；

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

3           溫度傳感器特性研究實(shí)驗：

1)        實(shí)驗溫度范圍：包含-10℃～+70℃

2)        8種溫度傳感器探頭設計分離開(kāi)放透明，以開(kāi)放電路板為實(shí)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(guān)察不同熱源其電壓的變化。

4           氣體定律實(shí)驗裝置

1)             ★采用薄膜電加熱空氣腔技術(shù)（非半導體器件加熱），玻璃腔體壁電加熱膜透明可見(jiàn)，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(jìn)方式，調節順暢、連續、穩定。位置調節準確性?xún)?yōu)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：60mL～120mL，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(huán)境溫度25℃時(shí)），控溫方式：PID控制，控溫精度：≤± 0.5℃，通過(guò)半導體致冷片（12V/5A）純電控變溫。

2)         ★具備3個(gè)溫度傳感器通道，可同時(shí)測量多個(gè)溫度傳感器；采用準金屬體作為等溫介質(zhì)，等溫塊體測溫而非空腔方式，實(shí)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(fēng)冷散熱，風(fēng)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(fā)、不可重復觸發(fā)

2)             兩種菲涅爾透鏡類(lèi)型：半球形、一字形

3)             靈敏度、鎖時(shí)間、延遲時(shí)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：20～210kPa

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)             連續可調電壓范圍：0～30V

2)             顯示分辨率0.1V

產(chǎn)品組成

本系統主要由氣體定律實(shí)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(wàn)用表等組成。

用戶(hù)自備設備

1.       萬(wàn)用表（三位半及以上）     2個(gè)/套

2.       示波器（20MHz單通道及以上）

每實(shí)驗室僅需1~2臺（僅實(shí)驗項目9MZ使用）