【大学物理实验】 温度传感技术 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 SENSOR1.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+B t2+C(t-100)t3] (-200℃<t<0℃) (1.2)式中Rt表示在t℃时的电阻值，系数A、B、C为：A=3.908×10−3℃−1；B=-5.802×10−7℃−2；C=-4.274×10−12℃−4。

最新大学物理实验-温度传感器实验报告实验目的：1. 了解温度传感器的工作原理及其在物理实验中的应用。

2. 掌握不同类型温度传感器的特性和使用方法。

3. 通过实验测定不同环境下的温度变化，并学会分析实验数据。

实验仪器：1. 数字万用表2. K型热电偶3. PT100温度传感器4. 恒温水槽5. 冰盐混合物6. 热水浴7. 标准温度计（作为参考）实验原理：温度传感器是将温度变化转换为电信号的设备。

本实验主要使用了两种类型的温度传感器：热电偶和PT100。

热电偶是基于塞贝克效应工作的，即当两种不同金属或合金连接在一起形成回路，且两个接点处于不同温度时，就会产生电动势，从而测量温度。

PT100是基于电阻随温度变化的原理，其电阻值与温度之间有确定的关系，通过测量电阻值即可得到温度。

实验步骤：1. 准备实验仪器，确保所有设备处于良好工作状态。

2. 使用数字万用表配置K型热电偶，校准设备。

3. 将PT100温度传感器与数字万用表连接，进行校准。

4. 制备冰盐混合物，建立低温环境。

5. 将热电偶和PT100分别浸入冰盐混合物中，记录并比较两种传感器的读数与标准温度计的读数。

6. 准备热水浴，建立高温环境。

7. 重复步骤5，将传感器浸入热水浴中，记录并比较读数。

8. 分析不同温度下两种传感器的精度和稳定性。

9. 根据实验数据，绘制温度-电阻/温度-电动势的图表。

实验数据与分析：（此处填写实验中收集的数据表格和图表，并对数据进行分析，比如不同温度区间的线性关系，传感器的响应时间，精度对比等。

）实验结论：通过本次实验，我们了解了不同类型温度传感器的工作原理和特性。

通过实际操作和数据比较，我们发现K型热电偶在高温区域的测量效果较好，而PT100在低温区域更为精确。

同时，我们也认识到了温度传感器在实际应用中的局限性和需要注意的误差来源。

通过本次实验，我们增强了对温度测量技术的理解，并为未来的物理实验和研究打下了坚实的基础。

一、实验目的1. 了解温度传感器的原理及分类。

2. 掌握常用温度传感器的性能特点及测量方法。

3. 通过实验验证温度传感器的温度特性。

4. 提高对传感器实验的操作技能。

二、实验原理温度传感器是将温度信号转换为电信号的装置，广泛应用于工业、医疗、农业等领域。

根据工作原理，温度传感器主要分为以下几类：1. 热电偶传感器：基于热电效应，将两种不同材料的导体熔接在一起，当两端温度不同时，回路中会产生热电动势。

2. 热敏电阻传感器：基于电阻值随温度变化的特性，分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）两种类型。

3. 集成温度传感器：将温度传感器与信号处理电路集成在一起，具有体积小、精度高、稳定性好等优点。

三、实验器材1. 温度传感器实验模块2. 热电偶（K型、E型）3. 热敏电阻（NTC）4. 数字万用表5. 数据采集器6. 连接电缆四、实验步骤1. 热电偶传感器实验1.1 将K型热电偶与数字万用表连接，进行冷端补偿。

1.2 将热电偶放入不同温度的恒温水中，记录对应的温度和电动势值。

1.3 绘制温度-电动势曲线，验证热电偶的温度特性。

2. 热敏电阻传感器实验2.1 将NTC热敏电阻与数据采集器连接。

2.2 改变热敏电阻的温度，记录对应的电阻值。

2.3 绘制温度-电阻曲线，验证NTC热敏电阻的温度特性。

3. 集成温度传感器实验3.1 将集成温度传感器与数据采集器连接。

3.2 改变环境温度，记录对应的温度值。

3.3 验证集成温度传感器的温度特性。

五、实验结果与分析1. 热电偶传感器实验实验结果显示，K型热电偶的温度特性较好，具有较高的精度和稳定性。

但在冷端补偿过程中，需注意温度计的准确度。

2. 热敏电阻传感器实验实验结果显示，NTC热敏电阻的温度特性较好，具有较高的灵敏度。

但在高温区，电阻值变化较大，易受环境因素影响。

3. 集成温度传感器实验实验结果显示，集成温度传感器的温度特性较好，具有较高的精度和稳定性。

天津大学物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师：【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律2. 在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数3. 学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流4. 测量PN 结电压与温度关系，求出该PN 结温度传感器的灵敏度5. 计算在0K 温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度 【实验仪器】半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足：]1)/[ex p(0-=kT eU I I (1)当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：0exp(/)I I eU kT = (2)也即PN 结正向电流随正向电压按指数规律变化。

若测得PN 结I U -关系值，则利用(1)式可以求出/e kT 。

在测得温度T 后，就可以得到/e k ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。

实验线路如图1所示。

2、弱电流测量LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。

其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。

运算放大器的输入电压0U 为：00i U K U =- (3)式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（f R 称反馈电阻）。

因而有：00(1)i i s f fU U U K I R R -+== (4) 由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为001i f f x s U R R Z I K K ==≈+ (5) 由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即：图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图图2 电流－电压变换器i s fr U U I Z R ==- (6) 只要测得输出电压0U 和已知f R 值，即可求得s I 值。

温度传感实验信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。

作为现代信息技术三大支柱之一，传感器技术已经成为各国在科学技术竞争中的关键。

温度是物理学中七个最基本的物理量之一，与我们人类的生活、生产关系极为密切，是各门学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测量的物理量。

从人体温度、环境温度到工业炉温；从电器、地球到太空，各个领域都离不开测温和控温。

因此，温度传感技术在日常生活、工农业和国防军事等诸多领域都有极其广泛的应用。

【实验目的】熟悉热敏电阻的温度特性和温度传感器的工作机制；熟悉温度传感电路设计的基本思想；掌握温度传感实验的测量方法.【实验原理】传感器（Transducer亦或Sensor）是将能够感受到的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。

有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。

敏感元器件就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应；②化学类，基于化学反应的原理；③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能又可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件等十大类。

温度传感器主要由热敏元件组成。

热敏元件常见的有铜热电阻、热电偶和半导体热敏电阻等。

以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉（水货也多！）。

一、热敏电阻的温度特性热敏电阻按温度特性可分为两类：随温度上升电阻增加的为正温度系数（PTC）热敏电阻，反之为负温度系数（NTC）热敏电阻。

有关温度传感器特性旳试验研究摘要：温度传感器在人们旳生活中有重要应用，是现代社会必不可少旳东西。

本文通过控制变量法，详细研究了三种温度传感器有关温度旳特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者旳线性性都不好。

热电偶旳温差电动势有关温度有很好旳线性性质。

PN节作为常用旳测温元件，线性性质也很好。

本试验还运用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与原则值符合旳很好。

关键词：定标转化拟合数学软件EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR1.引言温度是一种历史很长旳物理量，为了测量它，人们发明了许多措施。

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、可持续测量等长处，因此有必要对其进行一定旳研究。

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旳关系。

2.热电阻旳特性2.1试验原理2.1.1Pt100铂电阻旳测温原理和其他金属同样，铂(Pt)旳电阻值随温度变化而变化,并且具有很好旳重现性和稳定性。

运用铂旳此种物理特性制成旳传感器称为铂电阻温度传感器，一般使用旳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℃）最常用旳一种温度检测器，本试验即采用这种铂电阻作为原则测温器件来定标其他温度传感器旳温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻自身进行定标。

按IEC751国际原则，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℃时原则电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100旳TCR为0.003851。

Pt100铂电阻旳阻值随温度变化旳计算公式如下：Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃<t<0℃) (1.2)式中Rt表达在t℃时旳电阻值，系数A、B、C为：A=3.908×10−3℃−1；B=-5.802×10−7℃−2；C=-4.274×10−12℃−4。

一、实验目的1. 了解温度传感器的基本原理和种类。

2. 掌握温度传感器的测量方法及其应用。

3. 分析不同温度传感器的性能特点。

4. 通过实验验证温度传感器的测量精度和可靠性。

二、实验器材1. 温度传感器实验模块2. 热电偶（K型、E型）3. CSY2001B型传感器系统综合实验台（以下简称主机）4. 温控电加热炉5. 连接电缆6. 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头7. 万用表：VC9806，附表笔三、实验原理1. 热电偶测温原理热电偶是由两种不同金属丝熔接而成的闭合回路。

当热电偶两端处于不同温度时，回路中会产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，即热电势。

热电势与热端和冷端的温度有关，通过测量热电势，可以确定热端的温度。

2. 热电偶标定以K型热电偶作为标准热电偶来校准E型热电偶。

被校热电偶的热电势与标准热电偶热电势的误差可以通过以下公式计算：\[ \Delta E = \frac{E_{\text{标}} - E_{\text{校}}}{E_{\text{标}}}\times 100\% \]其中，\( E_{\text{标}} \) 为标准热电偶的热电势，\( E_{\text{校}} \) 为被校热电偶的热电势。

3. 热电偶冷端补偿热电偶冷端温度不为0，因此需要通过冷端补偿来减小误差。

冷端补偿可以通过测量冷端温度，然后通过计算得到补偿后的热电势。

4. 铂热电阻铂热电阻是一种具有较高稳定性和准确性的温度传感器。

其电阻值与温度呈线性关系，常用于精密温度测量。

四、实验内容1. 热电偶测温实验将K型热电偶和E型热电偶分别连接到实验台上，通过调节加热炉的温度，观察并记录热电偶的热电势值。

同时，使用万用表测量加热炉的实际温度，分析热电偶的测量精度。

2. 热电偶标定实验以K型热电偶为标准热电偶，对E型热电偶进行标定。

记录标定数据，计算误差。

3. 铂热电阻测温实验将铂热电阻连接到实验台上，通过调节加热炉的温度，观察并记录铂热电阻的电阻值。

温度传感器实习报告温度传感器实习报告篇一：温度传感器实训报告《温度传感器实训报告》实训报告课程：信号检测与技术专业：应用电子技术班级：应电1131班小组成员：欧阳主、王雅志、朱知荣、周玙旋、周合昱指导老师：宋晓虹老师 201X年 4 月 23 日一、实训目的了解18b20温度传感器的基本原理与应用二、实训过程1、电路实现功能：由电脑USB接口供电，也可外接6V—16V的直流电源。

通过温度传感器18B20作为温度传感器件，测出改实际温度，再由芯片为ＤＩＰ封装AT89C2051 单片机进行数据处理，通过数码管显示温度值。

温度显示（和控制）的范围为：-55C到125C之间，精度为1C，也就是显示整数。

如果你设定报警的温度为20C，则当环境温度达到21C时，报警发光二极管发光，同时继电器动作。

如果你不需要对温度控制（报警），可以将报警温度值设置高些。

如果控制的是某局部的温度，可将18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。

２.电路的构成该电路有电源、按键控制模块、信号处理、驱动模块、显示模块、检测。

３.电路原理图４.电路仿真图五、元件清单及功能介绍6、程序：/*------------------------------- 温度控制器V1.5 显示为三个共阳极LED 温度传感器用单总线DS18B20 CPU为2051，四个按键，分别为UP，DN，SET 温度调节上限为125度，下限为-55度只能用于单只18B20-------------------------------*/ #include AT89X051.H #include intrins.h #define Key_UP P3_0 //上调温度#define Key_DN P3_1 //下调温度 #define Key_SET P1_7 //设定键（温度设定，长按开电源） #define RelayutPrt P3_5 //继电器输出 #define LEDPrt P1 //LED控制口 #define LEDneC P3_2 //LED DS1控制（百位） #define LEDTC P3_3 //LED DS2控制（十位） #define LEDThreeC P3_4 //LED DS3控制（个位） #define TMPrt P3_7 //DS1820 DataPrt unsigned char cdeLEDDis[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF,0xBF}; //0-9的LED笔划,0xFF为空,0xF7为负号 static unsigned char bdata StateREG; //可位寻址的状态寄存器 sbit DS1820N = StateREG^0; //DS1820是否存在 sbit SetTF = StateREG^1; //是否是在温度设置状态 sbit KeySETDn = StateREG^2; //是否已按过SET键标识 sbit PTF = StateREG^3; //电源电源标识 sbit KeyTF = StateREG^4; //键盘是否允许 //sbit KeySETDning = StateREG^5; //SET是否正在按下 static unsigned char bdata TLV _at_ 0x0029; //温度变量高低位 static unsigned char bdata THV _at_ 0x0028; static signed char TMV; //转换后的温度值 static unsigned char KeyV,TempKeyV; //键值篇二：传感器实习报告非电量电测技术实验报告系（部）名称班级学号 102028237 姓名吕驰课程名称传感器实习指导教师日期：201X 年12月 18日一、传感器的现状与发展趋势传感器（英文名称：transducer/sensr）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

大学物理实验_温度传感器实验报告大学物理实验报告：温度传感器实验一、实验目的1.学习和了解温度传感器的原理和应用。

2.掌握实验方法，提高实验技能。

3.探究温度变化对传感器输出的影响。

二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转换为电信号的装置。

根据热敏电阻的阻值随温度变化的特性，当温度发生变化时，热敏电阻的阻值会相应地改变，从而输出与温度成比例的电信号。

常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。

本实验采用热敏电阻作为温度传感器。

三、实验步骤1.准备实验器材：热敏电阻、数据采集器、恒温水槽、温度计、导线若干。

2.将热敏电阻置于恒温水槽中，连接导线至数据采集器。

3.将数据采集器与计算机连接，打开数据采集软件。

4.设置实验参数：采样频率、采样点数等。

5.将恒温水槽加热至预设温度，观察并记录实验数据。

6.改变恒温水槽的温度，重复步骤5。

7.对实验数据进行处理和分析。

四、实验结果与分析1.实验数据记录：在实验过程中，记录不同温度下的热敏电阻阻值和数据采集器的输出电压。

如下表所示：温度与数据采集器输出电压的关系图。

结果表明，随着温度的升高，热敏电阻阻值逐渐减小，数据采集器的输出电压逐渐增大。

这符合热敏电阻的特性。

3.误差分析：在实验过程中，可能存在以下误差来源：恒温水槽的温度波动、热敏电阻的灵敏度差异、导线连接不良等。

为了减小误差，可以采取以下措施：使用高精度温度计、提高导线连接的稳定性、多次测量取平均值等。

4.思考题：在本次实验中，我们采用了简单的数据采集器和热敏电阻进行温度测量。

在实际应用中，还可以通过其他方式进行温度测量，如采用单片机结合热敏电阻实现智能温度测量。

请思考：如何将热敏电阻与单片机连接？如何通过程序控制温度测量？如何实现温度数据的实时显示或传输？在实际应用中，还需要考虑哪些因素会影响测量精度？如何减小误差？五、结论与总结本实验通过热敏电阻和数据采集器测量了不同温度下的阻值和输出电压，验证了热敏电阻的阻值随温度变化的特性。

大连理工大学大学 物理实 验报告院（系）材料学院专业 ______________ 班级 _________________姓 名 ________________ 学号 _________ 实验台号 _______________________ 实验时间 _______ 年 ______ 月_日，第_周，星期 ________________ 第 _________ 节实验目的与要求：（1） 了解P-N 结和AD590温度传感器的电路结构及工作原理。

（2） 学会测量P-N 结和AD590温度传感器的温度特性。

实验原理和内容:1. P-N 结测温元件工作原理及温度特性测试电路根据半导体物理的理论，流过晶体管P-N 结的电流I 和其两端的电压 V 满足一下指数关系I l o [exp （qV/kT ） 1]式中，q 为电子电量；k 为波尔兹曼常量； T 是结温（用热力学温标），因此晶体管P-N 结伏安特性随温度变化如下图所示：实验名称 ___________ 温度传感技术 ________________教师评语 _______________________________________________________________________________________________________阳 io I P（1） P-N 结伏安特性测试电路。

如图 2所示， 图中所示V i 即为作用在P-N 结两端的电压值，V o 值除以取样电阻 R f （ 1K Q ）后得到流经PN 的电流大小。

⑵P-N 结温度特性测试电路。

即P-N 结电压随温度变化的电压跟随器 电路如图3所示。

当把一个阻值为 R c 的负载电阻与P-N 结串联后， 接至电压值为 V c 的外加电压时， P-N 结的电压随温度的变化情况就可由 P-N 结伏安特性和与R 有关的负载线的交点对应的电压值所确定。

2. AD590集成温度传感器工作原理及温度特性测试电路AD590是一种输出电流与温度成正比的集成温度传感器，其内部电路结构复杂，故此略去根据参考文献推导，在电源电压的作用下，该电路总的工作电流I o 为3kT In 8 q （民 R5）确控制R 5和R 6的阻值， 可使上式转化为式中，K0为测温灵敏度常数，一般为 1 A/C不同温度下 AD590的伏安特性如图5所示，从该图可知， 对于某一确定的温度， 当电源电压大于某一值以后，可使输出电流几乎不变（或变化极其微小）（1） AD590伏安特性、温度-电流特性测试电路如图6所示，在图中将 AD590置于恒温条件下（如冰点或室温），调节电路中“负压调节” 旋钮并测出AD590在不同工作电压下的 V 。