实验五 温度传感器特性试验

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+C(t-100)] (-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×；B=-5.802×；C=-4.274×。

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：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：通过对比实验测量的温度值与实际温度值之间的误差，我们可以评估实验结果的准确性。

同时，我们还可以分析实验数据的变化趋势，例如在不同温度范围内热电势的变化趋势等。

五、实验结论通过本次实验，我们了解了温度传感器的原理和特性，并掌握了热电偶温度传感器的使用方法。

沈阳城市学院物理实验报告实验题目温度传感器特性研究姓名学号专业班级实验室号实验成绩指导教师实验时间年月日物理实验室制请认真填写实验原理（注意：原理图、测试公式）一、直流电桥法测Pt100铂电阻温度特性直流电桥的原理图如图，根据直流电桥的基本 原理有：312t R R R R =，因为R1=R2，所以R3=Rt ，Rt 即为铂电阻。

Pt100铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器，在0～100℃范围内Rt 的表达式可近似线性为：01(1)t R R A t =+ 。

二、恒流源法测NTC 热敏电阻温度特性恒流源法电路原理图如图，根据串联电路原理11R RtO Rt t U U R I U R ==，Rt 即为热敏电阻。

热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，在一定的温度范围内（小于450℃）热敏电阻的电阻Rt 与温度T 之间有如下关系：)11(00T T B T eR R -=三、PN 结温度传感器特性PN 结温度传感器实验电路如图，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo 式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。

请认真填写请在两周内完成，交教师批阅附录110115120125130135电阻/Ω温度/℃直流电桥法测Pt100铂电阻的温度特性图100200300400500600700800900电阻/Ω温度/℃电压/m V温度/℃。

温度传感器Pt100特性测试实验指导书
实验一温度传感器Pt100特性测试
一、实验目的
1、进一步认识温度传感器Pt100的特性：
R t=R0[1+At+Bt2+Ct3]
A=4.28899×10-3℃-1. B=-2.133×10-7℃-2. C=1.233×10-9℃-3
2、熟悉瑞特过控实验装置的使用。

3、掌握Pt100，并绘制特性曲线。

二、实验原理接线图
1、热线阻外形图：
2、实验原理：
三、实验步骤
1、锅炉内胆注水至适当位置，观察水位显示。

保持水位恒定。

2、记录Rt1温度传感器温度值，读取通用仪表温度显示值。

3、用万用表测量并记录Rt2的电阻值。

4、打开功率调节器，对锅炉内胆中的水进行加热一段时间，
控制功率不宜过大，使水温上升5-8℃。

5、重复步骤2和3。

直到5-10组参数记录完成。

6、将锅炉内胆中的水放空，实验完毕。

四、实验结果分析
1、制作表格：
2、绘制曲线:
横坐标为温度值，纵坐标为电阻值。

计算系数A，进行误差分析。

五、思考题：
1、热电阻的特性公式中的系数B，用上述实验方法能否求取？
2、该实验方法有无系统误差，为什么？
附表：热电阻Pt100分度表。

温度传感器特性综合实验实验目的1.掌握PT100热电阻的工作原理和特性2. 掌握热敏电阻NTC的工作原理和特性3. 掌握PN结传感器的工作原理和特性实验仪器HLD-WD-III温度传感器特性综合实验仪，铂热电阻PT100，NTC传感器，PN结传感器,数字万用表实验原理：一、PT100热电阻传感器热电阻传感器是利用金属或非金属的电阻随温度变化而变化的特性，来实现温度测量的。

热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，一般称金属热电阻为热电阻，称半导体热电阻为热敏电阻。

热电阻材料的特点作为测量温度用的热电阻材料，必须具备以下特点：（1）电阻温度系数а要尽可能大，且稳定；（2）电阻率p 要高；（3）比热小，亦即热惯性小；（4）电阻值随温度变化关系最好是线性关系；（5）在较宽的测量范围内具有稳定的物理化学性质；（6）良好的工艺性，即特性的复现性好，便于批量生产。

由于铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，重复性好，测量精度高，其电阻值与温度之间的关系近似线性关系，它既能作为工业用测温元件，又能作国际温度标准，按国际温标IPTS－68规定，在－259.39～630.74℃温度范围内，用铂热电阻温度计作为基准器。

二、NTC热敏电阻的工作原理热敏电阻是利用半导体电阻值随温度变化而显著变化的一种热敏元件。

热敏电阻的主要特点是：（1）电阻温度系数大，灵敏度高。

通常温度变化1℃，阻值变化1%~6%，电阻温度系数绝对值比一般金属电阻大10~100倍。

（2）结构简单，体积小。

珠形热敏电阻探头的最小尺寸为0.2mm，能测量热电偶和其它温度传感器无法测量的空隙、腔体、内孔等处的点温度。

如人体血管内温度等。

（3）电阻率高，热惯性小，不像热电偶需要冷端补偿，适宜动态测量。

（4）使用方便。

热敏电阻阻值范围在10~105 之间可任意挑选，不必考虑线路引线电阻和接线方式，容易实现远距离测量，功耗小。

（5）阻值与温度变化呈非线性关系。

温度传感器的温度特性测量实验【目的要求】测量PN结温度传感器的温度特性；测试PN结的正向电流与正向电压的关系（指数变化规律）并计算出玻尔兹曼常数。

【实验仪器】FD-ST-TM温度传感器温度特性实验模块（需配合FD-ST系列传感器测试技术实验仪）含加热系统、恒流源、直流电桥、Pt100铂电阻温度传感器、NTC1K热敏电阻温度传感器、PN结温度传感器、电流型集成温度传感器AD590、电压型集成温度传感器LM35、实验插接线等）。

【实验原理】“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。

温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。

常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见下表。

PN结温度传感器1．测试PN结的Vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，PN结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。

通常将硅三极管b、c极短路，用b、e极之间的PN 结作为温度传感器测量温度。

硅三极管基极和发射极间正向导通电压Vbe 一般约为600mV （25℃），且与温度成反比。

线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。

缺点是一致性差，互换性差。

通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（1）式[]1/-=kT qU S e I I （1）在常温条件下，且1/〉〉KTqU e时，（7）式可近似为kT qU S e I I /= （2）（7）、（8）式中:T 为热力学温度 ； Is 为反向饱和电流；正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo （3）（3）式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。

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+C(t-100)] (-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×；B=-5.802×；C=-4.274×。

温度传感器特性的研究实验报告一实验目的1．学习用恒电流法和直流电桥法测量热电阻；2．测量铂电阻和热敏电阻温度传感器的温度特性。

二实验仪器FD-TTT-A温度传感器特性实验仪一台，电阻箱R3三实验原理温度是一个重要的热学物理量，温度的变化对实验和生产结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。

温度传感器是利用一些金属，半导体等材料与温度相关的特性制备的。

本实验通过测量几种常用的温度传感器的特性物理量随温度的变化来了解这些温度传感器的工作原理。

一般把金属热电阻称为热电阻，把半导体热电阻称为热敏电阻。

常用温度传感器的类型和作用直流平衡点桥（惠斯通电桥）的电路如图所示。

把四个电阻R1，R2，R3，Rt连接成一个四边形回路ABCD，每条边称作电桥一个“桥臂”在边形的一组对角接点A，C之间连入直流电源E，在另一组对角接点B，D之间连入平衡指示仪表，B，D之间对角线形成一条“桥路”，它的作用是将桥路的两个端点电位进行比较，当B，D两点电位相等时，桥路中无电流通过，指示仪示数为零，电桥达到平衡。

此时有U AB=U AD，U BC=U DC，电桥平衡，电流Ig=0，流过电阻R1，R3电流相等，I1=I3，同理I2=I Rt，因此R1/R2=R3/Rt如果R1=R2，则有Rt=R3 (1)2．恒流法测量热电阻恒流法测量热电阻，电路如图所示电源采用恒流源，R1为已知数值的固定电阻，Rt为热电阻。

U R1为R1上的电压，U Rt 为Rt上的电压，U R1用于监测电路的电流，当电路电流恒定时只要测出热电阻两端电压U Rt，即可知道被测热电阻的阻值。

当电路电流为I0，温度为t时，热电阻Rt为Rt=U Rt/I0=R1U Rt/U R1 (2)3．Pt100铂电阻温度传感器Pt100铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。

铂的物理化学性能极稳定，抗氧化能力强，易复制性好，易工业化生产，电阻率较高。

按IEC标准，铂电阻的测温范围为-200— 650℃。

实验十九 温度传感器特性的研究随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，传感器在各个领域中的作用也日益显著。

传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。

传感器的种类很多，有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。

在各种温度传感器中，把温度转换为电势和电阻的方法最为普遍，本实验首先讨论将温度转换为电势的传感器——热电偶的温度特性，然后讨论将温度转换为电阻的传感器——热电阻的温度特性。

实 验 目 的（1）掌握补偿法测电动势的基本原理，学会用UJ-31型低电势电位差计测定热电偶的温差电动势。

（2）掌握热电偶温度计的定标以及用热电偶温度计测温的原理。

（3）研究热电阻的温度特性。

（4）掌握非平衡电桥的工作原理，学会用非平衡电桥测量热电阻的阻值。

练习一 热电偶传感器温度与温差电动势关系的测量一 实 验 原 理1. 热电偶测温原理热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。

热电偶亦称温差电偶，如图1所示。

它是由A 、B 两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。

当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称温差电动势或热电动势。

当组成热电偶的材料一定时，温差电动势E X 仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式：()0t t E X -=α (1)式中α称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶,α是不同的，其数值就等于两接点温度差为1°C 时所产生的电动势。

为了测量温差电动势，就需要在图1的回路中接入测量仪器，本实验选用的是铜－康铜组成的热电偶（铜－康铜热电偶在低温下使用较为普遍，测量范围为-200～+200℃）。

由于其中有一根金属丝和引线材料一样，都是铜，因此没有影响热电偶原来的性质，即没有影响它在一定的温差0t t -下应有的电动势X E 值。

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。