实验报告：用热敏电阻测量温度5-
06级数学系 蔡园青 PB06001093 2007年4月20日
实验目的：
了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和
使用方法；学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：
1.半导体热敏电阻的电阻-温度特性：
某些金属氧化物半导体（如：34Fe O , 24MgCr O 等）的电阻与温度的关系满足式（1）：
T B T e R R /∞= （1）
式中T R 是温度T 时的热敏电阻阻值，R 是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。
金属的电阻与温度的关系满足式（2）：
)]
(1[1212t t R R t t -+=α （2）
式中α是与金属材料温度特性有关的系数， 1t R 、2t R 分别对应于温度1t 、
2t 时的电阻值。
根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定：
dt
dR R t
t 1=
α
t R 是在温度为t 时的电阻值，由下图可知，在R-t 曲线的某一特
定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数α。
由式（1）和式（2）可知，热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较，由三个特点：
（1）热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度是线性的。
（2）热敏电阻的阻值随温度的增加而减小，因此温度系数是负的
)(2T
B
-
∝α。金属的温度系数是正的)/(dt dR ∝α。 （3）热敏电阻的温度系数约为1410)60~30(--?-K ,金属的温度系数为
14104--?K （铜），两者相比，热敏电阻的温度系数几乎大十几倍。所以，
半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多。
2.惠斯通电桥工作原理：
电路图如下 ：
四个电阻A R ，B R ，C R ，X R 组成一个四边形，既电桥的四个臂，其中X R 是待测电阻，闭合回路后，调节C R 使得电流计示数为0，则有
C A
B X B A X
C R R R
R R R R R =?=,由此计算出X R 的电阻值；
3.电桥灵敏度：
C A
B
X R R R R =
是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。如实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为A 610-，当通过它的电流比A 710-还小时，指针偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在
1=A
B
R R 时调到平衡，则有C X R R =，这时若把C R 改变一个微小量
C R ?，电桥便失去平衡从而有电流G I 流过检流计，如果G I 小到检流计察
觉不出来，那么人们仍然会认为电桥是平衡的，因而得到C C X R R R ?+=，
C R ?就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差，引入电桥灵敏度
S ，定义为：
X
X R R n
S /??=
（4）
式中X R ?指的是电桥平衡后的微小改变量（实际上待测电阻X R 若不能改变，可通过改变标准电阻C R 来测电桥灵敏度），n ?是由于X R ?引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，n ?越大，说明电桥灵敏度越高，带
来的测量误差就越小。
电桥的测量误差，除了检流计灵敏度的限制外，还有桥臂电阻A
R B
R 和C R 的不确定度带来的误差。一般来说，这些电阻可以制造的比较精确（误差为%2.0），标准电阻的误差为0.01%左右。另外，电源电压的误差，也对电桥的测量结果有影响。 实验内容：
1.接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得0R ，改变0R 为00R R +?使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度。再将0R 调为00R R -?，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值。
2.调节变压器输出进行加温，从C 25开始起每隔C 5测量一次t R ，直至C 85。然后绘出热敏电阻的t R t -特性曲线。在t=C 50的点作出切线，由式（3）求出该点的切线的斜率
dt
dR
及电阻温度系数α。
3.作T
R t 1
}ln{-曲线，确定式（1）中的常数B 和∞R 再由式（3）求出
α时）。C 50(
2
1T
B
dt dR R t t -==
α (5)
4.比较式（3）和式（5）两个结果，试解释哪种方法求出的材料常熟B 和电阻温度系数更准确。
实验数据及处理：
R /Ω
t R t 特性曲线
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
l n R t
1/T
T
R t 1
}ln{-曲线 （1） 灵敏度： 5.7962
1593
/1==??=
x x R R n S 5
.7962
1593
/2==??=
x x R R n S
求平均值得电桥的灵敏度：5.7962
2
1=+=
S S S （2）： 1
根据
t R t
-特性曲线知道：拟合出的曲线方程为
45910.7056283.42713256
.25+?=-
t t e
R ，所以3256.253256
.2556283
.4271t
t e dt dR -?-
=。由此可求得C t
50=时，Ω=Ω+?=-
6096.663)45910.7056283.4271(3256
.2550
e
R t 。50C 切线斜率
42098.233256
.2556283
.42713256.2550
-=?-=-e dt dR t
由此根据式（3）得知电阻温度系数为：
035293
.042098.236096
.6631
1-=?-==
dt dR R t t α。
2根据T
R t 1
}ln{-曲线改直后，直线的斜率k B =，在y 轴上的截距ln b R ∞=，由origin 软件分析得到的数据可知，ln -4.74664R b ∞==，3629.3289B k ==，
电阻温度系数22
3629.3289
0.03479(27350)
B T α=-=-=-+(50t
C =)。 3根据曲线改直后的图形所得的B 和电阻常数更加准确一些。根据式（1）可得：ln()ln t B R R T
∞=+
。因此理论上来说，T R t
/1)ln(-曲线应该是直线。
一般来说，确定直线的参数要比确定曲线的参数要容易得多，因此用曲线改直后的图形所得到的结果要准确的多。 误差分析：
1.加热过程中测的的电阻值不一定就恰好是对应温度下电阻的阻值而造成实验数据出现偏差；
2.桥臂电阻和标准电阻以及电源的误差；
3.本次实验中，电阻的测量结果还较大程度上受检流计灵敏度的影响。（注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
PB05210298 张晶晶 实验报告三 实验题目：用热敏电阻测量温度 实验原理： 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 2． 惠斯通电桥的工作原理 半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围，一般在1～106 Ω,需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。 惠斯通电桥的原理，如图3.5.2-2（a ）所示。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x 就是待测电阻。在四边形的一对对角A 和C 之间连接电源E ，而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有02 1 R R R R x = ，
R 1/R 2和R 0都已知，R x 即可求出。R 1/R 2称电桥的比例臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000 七挡。R 0为标准可变电阻，由有四个旋钮的电阻箱组成，最小改变量为1Ω，保证结构有四位有效数字。 02 1 R R R R x 是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。如实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为10-6A ，当通过它的电流比10-7A 还小时，指针的偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有
题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控 制系统设计 摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。 关键词： NTC TL431 温度线性转换 Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D and D/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy + 1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function. Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion
3.5.2 用热敏电阻测量温度 （本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》） 热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。根据所具有电阻温度系数的不同，热敏电阻可分三类：1．正电阻温度系数热敏电阻；2．临界电阻温度系数热敏电阻；3．普通负电阻温度系数热敏电阻。前两类的电阻急变区的温度范围窄，故适宜用在特定温度范围作为控制和报警的传感器。第三类在温度测量领域应用较广，是本实验所用的热敏元件。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小、结构简易，电阻温度系数绝对值大等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化。我国有关科研单位还研制出可测量从-260℃低温直到900℃高温的一系列不同类型的热敏电阻传感器，在人造地球卫星和其他有关宇航技术、深海探测以及科学研究等众多领域得到广泛的应用。本实验旨在了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材 料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 由式（1）和式（2）及图3.5.2-1可知，热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较，有三个特点： （1） 热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度特性是线性的。
电子设计大赛论文 （B组） 热敏电阻测温电路设计 第三十组 K3队 组队成员：顾代辉黄龑罗程 2010年5月23日
摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个 很重要的东西。下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。这里我们简 单的将 ref R 改成25k 。对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就 能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。 关键词：温度传感器 AVR 串口显示 I ．电路分析 （1） 电流产生电路分析： 首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知 111211 120 V V I I === 有： 1121221 O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V = 即第一个运放功能为将信号放大两倍。 对于运放A2,同理，有 212221 220 V V I I === 有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。
又：24211234( )2 REF O REF O O V V R V V V V R R -?+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+ 故： REF R 两端分到的电压为 122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-= 由此可见： REF R 两端分压恒为基准电压 REF V ，只要基准电压和 REF R 的值不变，则 通过 REF R 的电流REF REF V I R = 2.5 12.5mA k ==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。 由于3233p n V V V ==，故Rline 和R6相当于并联， 66'1001R R I I Rline ==，故100'101 I I I =≈ 故可认为恒定电流I 都通过热敏电阻RTD 。 运放A3以及NTD 分析： 由叠加法分析，当31V 接地时，033131317100'6100R k V V V V R k =- =-=- 当32V 接地时，03323276100100''26100R R k k V V V R k ++= == 故0303033231'''2V V V V V =+=- …………………… ① 而32()'RTD V Rline R I =+? …………………… ② 31(2)'RTD V Rline R I =+? …………………… ③
热敏电阻根据温度系数分为两类：正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。由于特性上的区别，应用场合互不相同。 正温度系数热敏电阻简称PTC（是Positive Temperature Coefficient 的缩写），超过一定的温度(居里温度---居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。其原理是在陶瓷材料中引入微量稀土元素，如La、Nb...等，可使其电阻率下降到10Ω.cm以下，成为良好的半导体陶瓷材料。这种材料具有很大的正电阻温度系数，在居里温度以上几十度的温度范围内，其电阻率可增大 4~10个数量级，即产生所谓PTC效应。 目前大量被使用的PTC热敏电阻种类：恒温加热用PTC热敏电阻；低电压加热用PTC热敏电阻；空气加热用热敏电阻；过电流保护用PTC热敏电阻；过热保护用PTC热敏电阻；温度传感用PTC热敏电阻；延时启动用PTC 热敏电阻。 负温度系数热敏电阻简称NTC（是Negative Temperature Coefficient 的缩写），泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 PTC、NTC两种热敏电阻都可以用作温度传感，在目前的实际应用中，多采用NTC热敏电阻作为温度测量、控制的温度传感器。 NTC负温度系数热敏电阻专业术语 零功率电阻值R T（Ω） R T指在规定温度T时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。
热敏电阻包括正温度系数和负温度系数热敏电阻。 新晨阳电子- 热敏电阻 的主要特性是：1.锐敏度比拟高，其电阻感温系数要比非金属大10～100倍之上；2.任务感温范畴宽，常温机件实用于-55℃～315℃，低温机件实用感温高于315℃（眼前最高可到达2000℃）高温机件实用于-273℃～55℃； 3.容积小，可以丈量其余温度表无奈丈量的空儿、腔体及生物体内血脉的感温；4.运用便当，电阻值可正在0.1～100kΩ间恣意取舍；5.易加工成简单的外形，可少量量消费； 6.稳固性好、超载威力强． 因为半超导体热敏电阻有共同的功能，因为正在使用范围它能够作为丈量组件（如丈量感温、流量、液位等），还能够作为掌握组件（如感温电门、限流器）和通路弥补组件。热敏电阻宽泛用来家用电器、风力轻工业、通信、军事迷信、宇航等各个畛域，发展前途极端宽广。 一、PTC热敏电阻 PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作温度传感器。该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正温度的热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化。 钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构，它是一种铁电材料，纯钛酸钡是一种绝缘材料。在钛酸钡材料中加入微量稀土元素，进行适当热处理后，在居里温度附近，电阻率陡增几个数量级，产生PTC效应，此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关。钛酸钡半导瓷是一种多晶材料，晶粒之间存在着晶粒间接口。该半导瓷当达到某一特定温度或电压，晶体粒界就发生变化，从而电阻急剧变化。 钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界（晶粒间界）。对于导电电子来说，晶粒间接口相当于一个势垒。温度低时，由于钛酸钡内电场的作用，导致电子极容易越过势垒，则电阻值较小。当温度升高到居里点温度（即临界温度）附近时，内电场受到破坏，它不能说明导电电子越过势垒。这相当于势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应。钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和迭加势垒模型，它们分别从不同方面对PTC 效应作出了合理解释。 PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC
热敏电阻温度测量电路 下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理 该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。 热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。 检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。 通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计 （1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。 （2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R
温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1：
2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。
//;************************************************* 1.//;* heat.c ** 2.//;************************************************* 3.//;* 本程序为热敏电阻输入处理模块程序 4.//;* 将温度值在LCD特定位置显示 5.//;* 占用I/O RA1,RB5,RB4,RB3 6.//;* 使用RAM 7.//;* 程序包括: 8.//;* - tempdeal 热敏电阻输入处理子程序 9.//;* - heattab 温度值校准表 10.//;* 11.//;* 入口参数无 12.//;* 出口参数 TempH,TempL (温度值) 13.//;************************************************* 14.#include
正温度系数正温度系数热敏电阻 正温度系数 正温度系数热敏电阻热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加, 温度越高,电阻值越大。 热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为： σ=q（nμn+pμp） 因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理． 热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．它们的电阻-温度特性． 热敏电阻的主要特点是： 1、使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 2、易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强; 3、工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃； 4、体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 5、灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；
正温度系数热敏电阻 PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。 热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。 PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。 PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。 热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。 PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。 正温度系数热敏电阻特点 1、稳定性好、过载能力强． 2、工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃； 3、灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化； 4、易加工成复杂的形状，可大批量生产； 5、体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 6、使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；
热敏电阻测温电路 热敏电阻测量电路 本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 2.2.1 原理电路 本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S 为转换开关。 图2.2.1 测温控温电路由RT检测到的温度信息，输入D1的反馈回路。该信息既作为D2的输入信号，经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通，继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。
2.2.2 主要元器件选择本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内， 其电阻-温度特性见图2.2.3. 图2.2.2 线化电路线化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。 2.2.3 安装与调试调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1，调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃.
NTC 负温度系数热敏电阻 热敏电阻分为三类：正温度系数热敏电阻（PTC ），负温度系数热敏电阻（NTC ），临界温度电阻器（CTR ）。 图1-1 NTC 负温度系数热敏电阻 负温度系数热敏电阻器如图1-39所示。其电阻值随温度的增加而减小。NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在10O ～1000000欧姆，温度系数-2%～-6.5%。 ⑴ 负温度系数热敏电阻温度方程 )(T f =ρ T B T e A /'=ρ T B T B T T Ae e S l A S l R //'===ρ 其中：S l A A ' = 电阻值和温度变化的关系式为： )1 1(exp N N T T T B R R -= R T --在温度T （ K ）时的NT C 热敏电阻阻值。 R N --在额定温度T N （ K ）时的NTC 热敏电阻阻值。以25°C 为基准温度时测得的电阻值R N =R25，R25就是NTC 热敏电阻的标称电阻值。通常所说 NTC 热敏电阻多少阻值，亦指R25值。 B---NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。T T T R R T T T T B 0 00ln -= 该关系式是经验公式，只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数B 本身也是温度 T 的函数。NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在10O ～1000000欧姆，温度系数-2%～-6.5%。 已知温度T 、额定温度T N 和R25即可求的热敏电阻阻值R T 。 ⑵ 负温度系数热敏电阻主要特性 电阻温度系数σ
dT dR R T T 1= σ 微分式（），可得 2 T B -=σ 热敏电阻的温度系数是负 值。 -----温度测量电桥应用 温度测量电桥的A 点所在的桥臂的电阻是固定的，故A U 是固定的。B 点所在的桥臂的电阻t R 随温度变化，故B U 是变动的。电阻t R 为负温度系数热敏电阻， t R =1.5K 指NTC 热敏电阻的标称电阻值R 25。为了方便取2R 与t R 成比例，这里取 K R R t 5.12==，同时，13 1 1212 E E R R R A U =+= ，得Ω=7501R 。 在前面已知条件下，推导13’ 3P R R R +=： 约束条件：① U U U U U B A i ??+-=??-，② 13 1 E A U =。 由测量电桥平衡0=-=B A i U U U 时，得Ω==+=750113’ 3R R R R P 。 又由1'3 1131E R t R t R E U U U B A i +-=-=，得R p R R R ?±Ω=+=75013'3。故取K R P 11=。 ⑴ 温度控制器电路 温度控制器电路如图3-7所示，由测量电桥、测量放大器、滞回比较器 及驱动电路等组成。由于温度的不同，因而在测量电桥的A 、B 点时会产生不同的电压差，这个差值经过测量放大器放大后进入到滞回比较器的反相输入端，与比较电压U R 比较后，由滞回比较器输出信号进行加热或停止加热。
实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、 曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物： T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1 R R R R x = ，在检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。 实验内容：
1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率 dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t -==α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况： E=3V 内接电表 E=9V 内接电表 ΔR=1Ω,1=?n ΔR=1Ω,2=?n T/℃ R T /Ω T/℃ R T /Ω 25 1687 25 1267 30 1390 30 1031 35 1162 35 862 40 973 40 723 45 824 45 620 50 699 50 526 55 601 55 459 60 520 60 397 65 446 65 348 70 386 70 306 75 324 75 268 80 293 80 238 85 255 85 212 对实验数据的分析如下：
少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲 线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物：T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1R R R R x = ，在 检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。
少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验内容： 1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量 程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t - == α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况：
? 用热敏电阻测量温度 5 - 实验目的 ● 了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理； ● 掌握惠斯通电桥的原理和使用方法； ● 学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理 热敏电阻是利用半导体陶瓷质工作体对温度非常敏感的特性制作的元件，与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。本实验所用的热敏元件是普通负电阻-温度系数热敏电阻。 1. 半导体热敏电阻的温度特性 某些金属氧化物半导体的电阻与温度关系满足 T B T e R R ∞= （1） （R T 是温度T 时的阻值，∞R 是T 趋于无穷时的阻值，B 是其材料常数，T 为热力学温度）。 而金属的电阻与温度的关系满足 )](1[1212t t a R R t t -+= （2） （a 是与材料有关的系数，R t1、R t2是温度分别为t 1、t 2时的电阻值）。 定义电阻的温度系数是 dt dR R t t 1= α （3） （Rt 是在温度为t 时的电阻值）。 比较金属的电阻-温度特性，热敏电阻的电阻-温度特性有三个特点： ① 热敏电阻的电阻-温度曲线是呈指数下降的，而金属的电阻-温度曲线是线性的。 ② 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此温度系数是负的（2 T B ∝ α）。金属的温度系数是正的（dt dR ∝ α）。 ③ 热敏电阻的温度系数约为1410)60~30(--?-K ，铜的温度系数为14104--?K 。 相比之下，热敏电阻的温度系数大几十倍，所以，半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多。
室温下，半导体的电阻率介于良导体（约cm ?Ω-610）和绝缘体（约cm ?Ω221410~10）之间，通常是cm ?Ω-9210~10。其特有的半导电性，一般归因于热运动、杂质或点阵缺陷。温度越高，原子的热运动越剧烈，产生的自由电子就越多，导电能力越好，（虽然原子振动的加剧会阻碍电子的运动，但在300℃以下时，这种作用对导电性能的影响可忽略）电阻率就越低。所以温度上升会使半导体的电阻值迅速下降。 2. 惠斯通电桥的工作原理 如工作原理图所示，电阻R 0、R 1、R 2、R x 组成电桥的四臂，其中R x 就是待测电阻。在A-C 之 间接电源E ，在B-D 之间接检流计○ G 。当B 和D 两点电位相等时，○G 中无电流，电桥便达到了平衡，此时，021R R R R x = （R 1/R 2和R 0都已知）。2 1R R 称电桥的比例臂，用一个旋钮调节，分0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000七挡。R 0为标准可变电阻，是有四个旋钮的电阻箱，最小改变量为1Ω，阻值有四位有效数字。 因02 1 R R R R x = 是在电桥平衡的条件下推导出来的，电桥是否平衡由检流计有无偏转来判断，而检流计的灵敏度是有限的。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有R x =R 0 ，这时若把R 0改变一个微小量ΔR 0，电桥便失去平衡，从而有电流I G 流过检流计，如果I G 小到检流计察觉不出来，那么人们仍会认为电桥是平衡的，因而00R R R x ?+=，测量误差ΔR 0就是因流计灵敏度引起的，定义电桥灵敏度为 x x R R n S /??= （4） 式中ΔR x 指电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。另外，电阻R 1、R 2
正温度系数热敏电阻 什么是PTC热敏电阻： 热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加, 温度越高,电阻值越大。 设计原理： 热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为： σ=q（nμn+pμp） 因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理． 热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）． 不同反应的PTC热敏电阻还可以串联在一起，实行不同点的温度保护，这样可以使得在如：电子、电器等零件在不同温度阶段起到最经济最优良的保护。 热敏电阻的主要特点是： ①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强． 应用范围： 医疗、科研、工业电机马达、航天航空、等电子电气温度控制相关的领域。 PTC 简介 PTC是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。 [编辑本段] PTC效应 说一种材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。如大多数金属材料都具有PTC 效应。在这些材料中，PTC效应表现为电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性PTC效应。
课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院 班级： 学生： 学号： 小组成员： 指导教师：
目录 一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2) 1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2) 2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2) 3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------( 2) 二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3） 1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT89C51的简介及管脚功能---------------------------------------------(3) 1-1、AT89C51的最小系统介绍-----------------------------------------------(5) 2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计 ---------------------------（7） 2-1、MF58热敏电阻的介绍---------------------------------------------------(8) 2-2、温度测量电路的设计----------------------------------------------------(10) 3、LED数码管显示电路的设计---------------------------------------------------(11) 3-1、显示电路驱动系统的设计