温度传感器实验报告

摘要：本次实验重点设计了实验研究局部温度传感器的温度特性'在了解了其测温原理的基础上对它们的温度变化特点进行了探究。矢键词：温度传感器'测温原理，温度特性'工作温度金属钳(Pt)制成的钳电阻温度传感器，通常使用的钳电阻温度传凰器零度阻值为100Q(即PtlOO),电阻变化率为03851Q/*C。该种温度传感器精度高，应用温度范围广’是中低温区(・200〜6509)最常用的-•种温度检测器，本实验即采用这种钳电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线。按IEC751国际标准，钳电阻温度系数TCR定义为：TCR=(R100-R0)/(R()X100)其中RIOO和R0分别是1009和(TC时标准电阻®(R100=138.51Q.RO=IOO・OOQ),代入上式可得到P11OO的TCR为0.003851OPtIOO钳电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：Rt=R()ll+At+Bt2+C(t-100)t3](-200°C<t<0°C)Rt=R0(1+At+Bt2)(O*Cvtv85O*C)式中Rt在fC时的电阻值，系数A，E，C为：A=3.908X10-3*C-l：B=-5.802X10-7°C-2：C=-4.274X10-12°C-4o为了减小导线电阻带来的附加谋差，在本实验中，对用作标准測温器件的PUOO釆用三线制接法。另外，对外电路接入引起的温度读数偏移也要注意在使用前进行校准。热敏电阻温度传感器’热敏电阻是一•种半导体电阻，有正温度系数和负温度系数两种，对温度的变化非常敏感.本次实验中用NTC和PTC两种热敏电阻作为实验材料。一定的温度范围内，半导体的电阻率和温度T满足如下矢系：Q=△&...式中AI和B是与材料物理性质有尖的常数，T为绝对温度。对于截面均匀的热敏电阻，其阻值RT可用下式表示：=yOZ/$将(1.4)式代入(L5)式，令A=A11/S,于是可得：Rt=4严(i.6)对一定的电阻而言，A和E均为常数。对(L6)式两边取对数，那么有In7?a=-+InArT即R与irr成正比矢系。通过观察图像可以得到验证。热电偶温度传感器将两种不同材料的导体或半导体A和E焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个接触点之间存在温差时，回路内便产生电动势’这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的，热电偶温度计的优点是热容量小*灵敏度高*反响迅速》测温范围广，能直接把非电学量温度转换成电学量。热电偶的材料一定时，温差电动势EX仅与两接点处的温度有矢，并且与两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似尖系热电縄的引线示？式：式：Th为工作端温度，Tc为冷端的温度。式：式：Th为工作端温度，Tc为冷端的温度。EX=a(Th-Tc)通常将冷端置于冰水混合物中，保持Tc=O°C,将热端宜于待测温度处，即可測得相应的温差电动势，再根摇事先校正好的曲线或数据来求出温度Th。实验仪器：DH-SJ型温度传感器实验装萱，直流恒压恒流源，数字万用表，PtlOO-热电偶,NTC、PTC温度传感器，保温杯，电烧杯，冰水混合物，电阻和导线假设干。实验数摇表格室温12.4°CPtlOO在0°C下的显示值为-1・1O°C,在100°C下的显示值为96.8°C所以显示的每度为实际温度的0.979°C.那么实际开尔文温度为Tl=0・979*(T+I」实验一，NTC温度传感器NTC(Q)喪学度「实际温度(K)(1。。°升温降温平均电阻InR403.1902603261626107.86745318.33.1412176216521717.683503.0941832181418237.50855328.13.0481528152115257.329603.0031284128512857.158652.9591085107410806.984709219119166.82075347.72.8767837827836.662802.836672672672852.7975765795786.359902.7594954994976.20995367.32.7234234304276.056显示温度TCC)实际温度显示温度TCC)实际温度T1(K)1/TK1000/K)423.1706.071473.1226.122523.0756.191PTC(Q)升温降温平均InR97 97 96.1 3.96 3.9657330.13.0296.283622.985672.9426.575722.900772.860117110901130.57.030822.820156914101489.57.306872.782273222322482.0922.744596547385351.58.585972.708145605013205.0电阻Cu5OCu50(Q)显不温度T(对)实际温度T1(K)升温降温R平均405&404559.759.555060.760.5555328.16062.606563.607064.657565.758067.166.958568.167.959069.169.009570.170.05实验二，热电偶温度传感器热电偶(mv)显示温度TCC)实际温度T1(K)AT/K升温降温R平均424747.11.745257330.12.182.202.19622.406766.72.57722.842.80773.063.043.05823.283.303.298786.33.523.52923.733.743.74实验三、PN结正向压降与温度矢系的研究和应用PN结温度传感器的工作温度•般为-5091509測温范围的局限性较大，理想的PN结的正向电流IF和正向压降VF存在如下近矢系式：Ip=孚妃其中q为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；IS为反向饱和电流〉是一个和PN结材料的禁带宽度以及温度有矢的系数，可以证明：•必（0）I=CVe虹s得kCkT(O)-lii—T