温度传感器实验报告

关于温度传感器特性的实验研究

摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。

关键词：定标 转化 拟合 数学软件

EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR

1.引言

温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。

2.热电阻的特性

2.1实验原理

2.1.1Pt100铂电阻的测温原理

和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂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，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。

按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下：

TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1)

其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。

Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] (-200℃

/gknows信号与测试技术实验

1 温度传感器实验

姓名 学号

一、目的

1、了解各种温度传感器（热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器）的测温原理；

2、掌握热电偶的冷端补偿原理；

3、掌握热电偶的标定过程；

4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。

二、仪器

温度传感器实验模块

热电偶（K 型、E 型）

CSY2001B 型传感器系统综合实验台（以下简称主机）

温控电加热炉

连接电缆

万用表：VC9804A，附表笔及测温探头

万用表：VC9806，附表笔

三、原理

（1）热电偶测温原理

由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 /gknows信号与测试技术实验

2

图1中T 为热端，To 为冷端，热电势

本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K 分度）和镍铬—铜镍（E 分度）。

（2）热电偶标定

以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶，被校热电偶热电势与标准热电偶热电势的误差为

式中：——被校热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。

——标准热电偶在标定点温度下测得的热电势平均值。

——标准热电偶分度表上标定温度的热电势值。

的电阻值 /gknows信号与测试技术实验

3 ——铂热电阻在0℃时的电阻值

A——系数（=3.96847×10-31/℃）

B——系数（=-5.847×10-71/℃2）

将铂热电阻作为桥路中的一部分在温度变化时电桥失衡便可测得相应电路的输出电压变化值。

（5）PN结温敏二极管

半导体PN 结具有良好的温度线性，根据PN 结特性表达公式可知，当一个PN 结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，温度每升高一度，PN 结正向压降就下降2mv，利用PN 结的这一特性可以测得温度的变化。

（6）热敏电阻

热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的热敏元件显示℃温度值。

DS18B20温度传感器实验

TEMP1 EQU 5AH ;符号位和百位公用的存放单元

TEMP2 EQU 5BH ;十位存放单元

TEMP3 EQU 5CH ;个位存放单元

TEMP4 EQU 5DH ;

TEMP5 EQU 5EH

TEMP6 EQU 5FH ;数据临时存放单元

TEMP7 EQU 60H

TEMP8 EQU 61H

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0020H

MAIN:

MOV SP,#70H

LCALL INT ;调用DS18B20初始化函数

MAIN1:

LCALL GET_TEMP ;调用温度转换函数

LCALL CHULI ;调用温度计算函数

LCALL DISP ;调用温度显示函数

AJMP MAIN1 ;循环

INT:

L0: SETB P3.7 ;先释放DQ总线

MOV R2,#250 ;给R2赋延时初值，同时可让DQ保持高电平2us

L1:

CLR P3.7 ;给DQ一个复位低电平

DJNZ R2,L1 ;保持低电平的时间至少为480us

SETB P3.7 ;再次拉高DQ释放总线

MOV R2,#25

L2:

DJNZ R2,L2 ;保持15us－60us

CLR C

ORL C,P3.7 ;判断是否收到低脉冲

JC L0

温度传感器实验报告

实验报告：温度传感器实验

一、实验目的

本实验旨在探究温度传感器的工作原理和特性，通过实际操作来了解温度传感器在温度测量中的应用。

二、实验原理

温度传感器是一种将温度变化转化为可测量电信号的装置。根据测量原理，温度传感器可分为多种类型，如热电偶、热敏电阻、红外线温度传感器等。本实验中，我们将使用热电偶温度传感器进行实验。

热电偶温度传感器基于热电效应原理，将温度变化转化为热电势差信号。热电偶由两种不同材料的导体组成，当两种导体连接在一起时，如果它们之间存在温差，就会在电路中产生电动势。当温度发生变化时，热电势也会相应变化，从而实现对温度的测量。

三、实验步骤

1. 准备实验器材

（1）热电偶温度传感器

（2）数据采集器

（3）恒温水槽

（4）计时器

（5）实验用的不同温度的水

2. 进行实验操作

（1）将热电偶温度传感器连接到数据采集器上。

（2）将恒温水槽中的水加热至一定温度，然后将热电偶温度传感器放入水中，记录数据采集器显示的数值。 （3）将恒温水槽中的水降温至另一不同温度，然后将热电偶温度传感器放入水中，记录数据采集器显示的数值。

（4）重复步骤（3），直至记录下不同温度下的数据。

（5）将实验数据整理成表格，并进行数据分析。

四、实验数据分析

实验数据如下表所示：

序号 温度（℃） 数据采集器显示数值（mV）

1 20 A1

2 30 A2

3 40 A3

... ... ...

n Tn An

根据热电偶温度传感器的测量原理，我们可以计算出每一组数据的热电势差值ΔT。将所有热电势差值进行平均，得到平均热电势差值ΔTave。根据公式T =

ΔT / ΔTave × Tref，我们可以计算出实验测量的温度值T。其中，Tref为参考温度值，本实验中取为25℃。

根据上述公式，我们计算得到实验测量的温度值如下表所示：

序号 计算温度（℃） 与实际温度误差（℃）

1 B1 A1误差1