[实用新型]一种热敏电阻动态特性测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，具体涉及一种热敏电阻动态特性测 量装置。

背景技术

金属细丝热敏电阻主要应用于对温度精确快速测量的领域，尤其在大气湍流测量方面，其最小的温度分辨率可达0.002℃，最高响应频率可达百Hz以上。其动态特性主要由3dB响应频率f_3dB和热时间常数τ来表征，二者的关系如表示，其中，f_3dB为热敏电阻的3dB响应频率，τ为热敏电阻的热时间常数，为热敏电阻在阶跃温度激励下，从初始温度T₀达到阶跃温度T_e的63.2％所用的时间。

对于普通温度传感器，其动态特性的测量通常采用电加热、恒温槽 或风洞来产生一个温度的跳变，其缺点是产生的阶跃温度跳变沿较慢、 实验费用较高、测量不确定度较大，只适用于响应速度较慢的温度传感 器动态特性测量，对于热时间常数为毫秒甚至亚毫秒量级的热敏电阻， 其动态特性测量目前尚没有成熟的设备或装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种热敏 电阻动态特性测量装置，该装置能够快速、准确测量热敏电阻的热时间 常数。

为达到上述目的，本实用新型所述的热敏电阻动态特性测量装置热 敏电阻动态特性测量装置，其特征在于，包括激光器、光纤准直器、光 束匀化扩束器、吸收屏、数据采集器、以及用于将吸收屏表面散射的激 光转换为电压信号的光电探测器；

激光器发出的激光脉冲经光纤准直器准直、光束匀化扩束器均化后 形成均匀光斑，待测量的热敏电阻位于所述均匀光斑内，所述均匀光斑 一部分被热敏电阻吸收，另一部分照射到吸收屏上被吸收屏吸收，热敏 电阻的两端及光电探测器的输出端均与数据采集器的输入端相连接。

还包括光导放大器，热敏电阻的两端与光导放大器的输入端相连接， 光导放大器的输出端与数据采集器的输入端相连接。

光电探测器的输出端通过光伏放大器与数据采集器的输入端相连 接。

所述数据采集器为双通道数据采集器。

所述吸收屏为石墨吸收屏。

所述光导放大器包括第一电阻、第二电阻、仪表放大器、第一电位 器、第二电位器及电源，第一电阻的一端及第二电阻的一端均与正电源 相连接，仪表放大器上的引脚3与第一电阻的另一端及第一电位器的一 端相连接，仪表放大器上的引脚2与第二电阻的另一端及待测量的热敏 电阻的一端相连接，第一电位器的另一端及待测量的热敏电阻的另一端 接地，仪表放大器上的引脚7及引脚4分别接正电源及负电源，仪表放 大器上的引脚5接地，仪表放大器上的引脚1经第二电位器与仪表放大 器上的引脚8相连接，仪表放大器上的引脚6与数据采集器的输入端相 连接。

所述光伏放大器包括第三电阻、第四电阻及运算放大器，光电探测 器的负极与正电源相连接，运算放大器的同相输入端与光电探测器的正 极及第三电阻的一端相连接，第三电阻的另一端接地，运算放大器的反 相输入端经第四电阻与运算放大器的输出端相连接，运算放大器的正电 源输入端及负电源输入端分别与正电源及负电源相连接，运算放大器的 输出端与数据采集器的输入端相连接。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的热敏电阻动态特性测量装置在测量过程中，通过 将激光器发出的激光脉冲准直及均化后辐射到光敏电阻的侧面，使光敏 电阻升温后达到热平衡，然后利用激光脉冲的下跳沿引起的降温过程来 测量热敏电阻的热时间常数，具有较高的测量精度。同时测量的速度较 快。激光器恒功率输出激光脉冲的时间宽度可调范围较大，运行成本较 低，同时激光脉冲的功率可以达到千瓦级，跳变沿可达到几十微秒级， 因此对热敏电阻的热时间常数测量精度较高，并且速度快，能够适用于 热时间常数为毫秒或亚毫秒热敏电阻的动态特性测量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例一中用于大气温度脉动测量的金属细丝热敏电阻4传 感器的结构示意图；

图3为本实用新型中光导放大器8的电路图；

图4为本实用新型中光伏放大器9的电路图；

图5为本实用新型中直径为20μm、长度为2cm钨丝的热时间常数测 量的波形图；