發布日期：2022-10-09 點擊率：368
為了適應公司新戰略的發展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業人員的業務技能及個人素質的培訓計劃溫度傳感器特性的研究實驗報告關于溫度傳感器特性的實驗研究摘要溫度傳感器在人們的生活中有重要應用，是現代社會必不可少的東西。本文通過控制變量法，具體研究了三種溫度傳感器關于溫度的特性，發現NTC電阻隨溫度升高而減小；PTC電阻隨溫度升高而增大；但兩者的線性性都不好。熱電偶的溫差電動勢關于溫度有很好的線性性質。PN節作為常用的測溫元件，線性性質也較好。本實驗還利用PN節測出了波爾茲曼常量和禁帶寬度，與標準值符合的較好。關鍵詞定標轉化擬合數學軟件EXPERIMENTALRESEARCHONTHENATUREOFTEMPERATURESENSOR1.引言溫度是一個歷史很長的物理量，為了測量它，人們發明了許多方法。溫度傳感器通過測溫元件將溫度轉化為電學量進行測量，具有反應時間快、可連續測量等優點，因此有必要對其進行一定的研究。作者對三類測溫元件進行了研究，分別得出了電阻率、電動勢、正向壓降隨溫度變化的關系。2.熱電阻的特性實驗原理鉑電阻的測溫原理和其他金屬一樣，鉑Pt的電阻值隨溫度變化而變化,并且具有很好的重現性和穩定性。利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為100。鉑電阻溫度傳感器精度高，應用溫度范圍廣，是中低溫區最常用的一種溫度檢測器，本實驗即采用這種鉑電阻作為標準測溫器件來定標其他溫度傳感器的溫度特性曲線，為此，首先要對鉑電阻本身進行定標。按IEC751國際標準，鉑電阻溫度系數TCR定義如下TCRR100-R0/R0100其中R100和R0分別是100和0時標準電阻值，代入上式可得到Pt100的TCR為。Pt100鉑電阻的阻值隨溫度變化的計算公式如下RtR01AtBt2Ct-100t3-200溫度傳感器特性的研究實驗報告電阻NTC的電阻率隨著溫度的升高而下降；而正溫度系數熱敏電阻PTC的電阻率隨著溫度的升高而升高。下面以NTC為例分析其溫度特性原理。在一定的溫度范圍內，半導體的電阻率和溫度T之間有如下關系1/式中A1和B是與材料物理性質有關的常數，T為絕對溫度。對于截面均勻的熱敏電阻，其阻值RT可用下式表示RTs將式代入式，令AA1l/s，于是可得RTAeB/T對一固定電阻而言，A和B均為常數。對式兩邊取對數，則有lnRTBlnAT1l可以發現lnRT與T成線性關系，在實驗中測得各個溫度T下的RT值后，即可通過作圖求出B和A值，代入式，即可得到RT的表達式。式中RT為元件在溫度TK時的電阻值，A為在某一較大溫度時元件的電阻值，B為常數K，其值與半導體材料的成分和制造方法有關。熱敏電阻的溫度系數T定義為1T1dRTRTdT實驗內容1運用冰水混合物和沸水對Pt100進行標定;2以Pt100作為標準測溫器件來定標實驗室中的NTC溫度傳感器，溫度范圍控制在室溫到100之間。基于實驗數據給出該器件的電阻溫度曲線，并研究溫度系數隨溫度的變化關系;3用類似的方法研究PTC的電阻溫度關系，結合實驗數據尋找實驗室提供的PTC器件的電阻溫度關系的經驗公式，并研究其溫度系數。實驗結果與討論的定標觀察Pt100的電阻關于溫度的函數關系式，發現電阻與溫度近似成線性關系。因此，將Pt100分別浸入冰水混合物和沸水中，讀出Pt100測得的溫度，完成測量溫度與實際溫度之間的換算。經測量，有如下結果由此得出t實與t測之間的關系t實測SI溫度特性研究將Pt100作為測溫元件，改變溫度，測量NTC的電阻變化，得到如下數據1運用數學軟件畫出lnR關于T由此可得lnR則Ae，B3670K.RTTR1dRTTdTSISI3670T運用數學軟件，可畫出溫度系數隨溫度的變化曲線由圖可得，NTC的溫度系數為負，說明NTC的電阻隨溫度的升高而減小，又溫度系數的絕對值不斷減小，說明NTC電阻的電阻減小幅度不斷減小。溫度特性研究PTC電阻關于溫度的測量數據如下運用作圖軟件可將這些點在圖上描繪出來運用擬合的手段，可得出PTC電阻的大致表達式沈陽城市學院物理實驗室制請認真填寫沈陽城市學院物理實驗室制請認真填寫請認真填寫目的-通過該培訓員工可對保安行業有初步了解，并感受到安保行業的發展的巨大潛力，可提升其的專業水平，并確保其在這個行業的安全感。
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1、沈陽城市學院物理實驗報告實驗題目溫度傳感器特性研究姓 名學 號專業班級實驗室號實驗成績指導教師實驗時間年 月 日物理實驗室制 實驗目的1、學習用恒電流法和直流電橋法測量熱電阻；2、測量鉑電阻和熱敏電阻溫度傳感器的溫度特性；3、測量電壓型、電流型和PN結溫度傳感器的溫度特性(選作)； 實驗儀器名稱型號溫度傳感器溫度特性實驗儀FD-TTT-A十進制電阻箱請認真填寫實驗原理（注意：原理圖、測試公式）一、直流電橋法測Pt100鉑電阻溫度特性直流電橋的原理圖如圖，根據直流電橋的基本原理有：，因為R1=R2，所以R3=Rt ，Rt即為鉑電阻。Pt100鉑電阻是一種利用鉑金屬導體電阻隨溫度變化的特性制成的溫
2、度傳感器，在0100范圍內Rt的表達式可近似線性為： 。 二、恒流源法測NTC熱敏電阻溫度特性 恒流源法電路原理圖如圖，根據串聯電路原理，Rt即為熱敏電阻。熱敏電阻是利用半導體電阻阻值隨溫度變化的特性來測量溫度的，在一定的溫度范圍內（小于450）熱敏電阻的電阻Rt與溫度T之間有如下關系： 三、PN結溫度傳感器特性 PN結溫度傳感器實驗電路如圖，PN結的正向電壓U和溫度t近似滿足下列線性關系 U=Kt+Ugo 式中Ugo為半導體材料參數，K為PN結的結電壓溫度系數。實驗內容及步驟一、用直流電橋法測量Pt100測量鉑電阻的溫度特性連接直流電橋電路，將控溫傳感器Pt100鉑電阻插入干井爐中心井，另一
3、只待測試的Pt100鉑電阻插入另一井，然后開啟加熱器，從30開始每隔5記錄Pt100電阻值，直至90為止。二、用恒電流法測量NTC熱敏電阻的溫度特性連接恒流源電路，監測R1上電流是否為1mA(即U1=1.00V,R1=1.00K)。將控溫傳感器Pt100鉑電阻插入干井爐的中心井，另一只待測試的NTC1K熱敏電阻溫度傳感器插入另一井，然后開啟加熱器，從30開始每隔5記錄NTC傳感器電阻值，直至90為止。三、電壓集成性LM35溫度傳感器溫度特性的測試將控溫傳感器Pt100鉑電阻插入干井爐中心井，電壓集成性LM35溫度傳感器插入干井爐一個井內。按要求插好連線。開啟加熱器，從30開始每隔5記錄LM35
4、傳感器電阻值，直至90為止。 實驗數據記錄（注意：單位、有效數字、列表）溫度（）直流電橋法測量Pt100鉑電阻的溫度特性/電阻（）用恒電流法測量NTC熱敏電阻的溫度特性/電阻（）電壓集成性LM35溫度傳感器溫度特性的測試/電壓（mV）.3818..2676..2561..1470..2394..1332..1281..1239..9204..9176..8151..7
5、129..7110.請認真填寫數據處理、誤差分析和實驗結論1、 直流電橋法測Pt100鉑電阻溫度特性實驗結果：R=110.62+0.39T相關系數r=0.、 恒流源法測量NTC1K熱敏電阻溫度特性實驗結果：R=2500*exp(-x/25) +39相關系數r2=0.、 PN結溫度傳感器溫度特性實驗結果：R=4971.-10.t相關系數r=-0.（寫出曲線方程、相關系數） 實驗思考與建議鉑電阻中的金屬材料為什么要選用鉑，像鎳、銅一類的材料行得通嗎？鉑電阻有什么優點？也可以，但是它沒有鉑的線性好。請在兩周內完成，交教師批閱附錄
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1、沈陽城市學院物理實驗報告 實驗目的1、學習用恒電流法和直流電橋法測量熱電阻；2、測量鉑電阻和熱敏電阻溫度傳感器的溫度特性；3、測量電壓型、電流型和PN結溫度傳感器的溫度特性(選作)； 實驗儀器名稱型號溫度傳感器溫度特性實驗儀FD-TTT-A十進制電阻箱請認真填寫實驗原理（注意：原理圖、測試公式）1.直流電橋法測量Pt100的鉑電阻的溫度特性在0100范圍內Rt的表達式可近似線性為： 式中A1溫度系數，近似為3.8510/，Pt100鉑電阻的阻值， 其0時 Rt=100;而100時Rt=138.5.mVRtCRIBRIIARRt2.用恒電流法測量NTC熱敏電阻的溫度特性.UR1U
2、RtR1Rt.Io.3. PN結溫度傳感器溫度特性的測試PN結的正向電壓U和溫度t近似滿足下列線性關系U=Kt+Ugo 式中Ugo為半導體材料參數，K為PN結的結電壓溫度系數。+5V5.1K(Vbe).9013.U實驗內容及步驟1.在直流電橋法測量熱電阻中首先將pt棒插入加熱井中2.然后連接電路將電阻、電源插入到對應的插口中3.各個線路插好后，觀察溫度，溫度如果比需要溫度高的話，調節溫度直到溫度小于實際溫度。4.觀察電壓，調節變阻器使得電壓為0 并對此時的電阻值進行記錄5.恒電流法測量熱電阻將NTC熱敏電阻插入熱井中并重新連接電路6.觀察溫度，當溫度達到要測量的溫度的時候迅速記下此時的電壓7.
3、PN結溫度傳感器首先按照電路連接線路8.觀察溫度當溫度達到要測量的溫度的時候迅速記下此時的電壓 實驗數據記錄（注意：單位、有效數字、列表）溫度（）直流電橋法測量Pt100鉑電阻的溫度特性/電阻（）用恒電流法測量NTC熱敏電阻的溫度特性/電阻（）PN結溫度傳感器溫度特性的測試/電壓（mV）.1667.9520..3519.8504..6414.4489..6330.0473..7264.9458..8219.1443..8183.4428..8154.0413..8130.4398.8751
4、30.7112.2384..896.3371..982.8358..971.7344.6請認真填寫數據處理、誤差分析和實驗結論1、 直流電橋法測Pt100鉑電阻溫度特性實驗結果：R=0.41T+100.04相關系數R=0.、 恒流源法測量NTC1K熱敏電阻溫度特性實驗結果：U=-2.958T+607.2R2=-0.、 PN結溫度傳感器溫度特性實驗結果：Uab=-2.958T+607.2相關系數R=-0.（寫出曲線方程、相關系數） 實驗思考與建議鉑電阻中的金屬材料為什么要選用鉑，像鎳、銅一類的材料行得通嗎？鉑電阻有什么優點？行得通，但是鎳銅線性沒有鉑的好，而且測量準確度沒有鉑高。請在兩周內完成，交教師批閱
沈陽城市學院
物理試驗匯報
試驗目標
1、學習用恒電流法和直流電橋法測量熱電阻；
2、測量鉑電阻和熱敏電阻溫度傳感器溫度特征；
3、測量電壓型、電流型和PN結溫度傳感器溫度特征(選作)；
試驗儀器
名稱
型號
溫度傳感器溫度特征試驗儀
FD-TTT-A
十進制電阻箱
請認真填寫
試驗原理（注意：原理圖、測試公式）
1.直流電橋法測量Pt100鉑電阻溫度特征
在0～100℃范圍內Rt表示式可近似線性為：
式中A1溫度系數，近似為3.85×10ˉ3/℃，Pt100鉑電阻
阻值， 其0℃時 Rt=100Ω;而100℃時Rt=138.5Ω
.
.
.
.
.
mV
Rt
I
D
C
R
I
B
Ig
R
I
I
A
R
3
1
3
2
2
1
Rt
2.用恒電流法測量NTC熱敏電阻溫度特征
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.
.
U
R1
U
Rt
R
1
R
t
.
Io
+
.
3. PN結溫度傳感器溫度特征測試
PN結正向電壓U和溫度t近似滿足下列線性關系U=Kt+Ugo
式中Ugo為半導體材料參數，K為PN結結電壓溫度系數。
+5V
+5V
5.1K
(Vbe)
.
.
9013
.
U
試驗內容及步驟
1.在直流電橋法測量熱電阻中首先將pt棒插入加熱井中
2.然后連接電路將電阻、電源插入到對應插口中
3.各個線路插好后，觀察溫度，溫度假如比需要溫度高話，調整溫度直到溫度小于實際溫度。
4.觀察電壓，調整變阻器使得電壓為0 并對此時電阻值進行統計
5.恒電流法測量熱電阻將NTC熱敏電阻插入熱井中并重新連接電路
6.觀察溫度，當溫度達成要測量溫度時候快速記下此時電壓
7.PN結溫度傳感器首先根據電路連接線路
8.觀察溫度當溫度達成要測量溫度時候快速記下此時電壓
試驗數據統計（注意：單位、有效數字、列表）
溫度（℃）
直流電橋法測量Pt100鉑電阻溫度特征/電阻（Ω）
用恒電流法測量NTC熱敏電阻溫度特征/電阻（Ω）
PN結溫度傳感器溫度特征測試/電壓（mV）
30
112.1
667.9
520.0
35
114.3
519.8
504.9
40
116.6
414.4
489.1
45
118.6
330.0
473.7
50
120.7
264.9
458.4
55
122.8
219.1
443.4
60
124.8
183.4
428.3
65
126.8
154.0
413.6
70
128.8
130.4
398.8
75
130.7
112.2
384.7
80
132.8
96.3
371.4
85
134.9
82.8
358.7
90
136.9
71.7
344.6
請認真填寫
數據處理、誤差分析和試驗結論
直流電橋法測Pt100鉑電阻溫度特征試驗結果：
R=0.41T+100.04
相關系數R=0.
恒流源法測量NTC1K熱敏電阻溫度特征試驗結果：
U=-2.958T+607.2
R^2=-0.
PN結溫度傳感器溫度特征試驗結果：
Uab=-2.958T+607.2
相關系數R=-0.
（寫出曲線方程、相關系數）
試驗思索和提議
鉑電阻中金屬材料為何要選擇鉑，像鎳、銅一類
材料行得通嗎？鉑電阻有什么優點？
行得通，不過鎳銅線性沒有鉑好，而且測量正確度沒有鉑高。
請在兩周內完成，交老師批閱
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