温度传感器的温度特性研究与应用-(2399)

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。

实验三十三 集成温度传感器的特性145 实验三十三 集成温度传感器的特性一、实验目的了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。

二、实验原理集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃—+150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极一发射极电压与温度成线性关系。

为克服温敏晶体管U b 电压发生时的离散性、均采用了特殊的差分电路。

集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。

因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。

具有很好的线性特性。

本实验采用的是国产的AD590。

它只需要一种电源（+4V —+30V ）。

即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2）即可实现电流到电压的转换。

它使用方便且电流型比电压型的测量精度更高。

三、需用器件与单元温度控制器、加热源、温度模块、数显单元、万用表。

四、实验步骤1、 将主控箱上总电源关闭，把主控箱中温度检测与控制单元中的恒流加热电源输出与温度模块中的恒流输入连接起来。

2、 将温度模块中的温控Pt100与主控箱的Pt100输入连接起来。

3、 将温度模块中左上角的AD590接到a 、b 上（正端接a ，负端接b ），再将b 、d 连接起来。

4、 将主控箱的+5V 电源接入a 和地之间。

5、 将d 和地与主控箱的电压表输入端相连（即测量1K 电阻两端的电压）。

6、 开启主电源，将温度控制器的SV 窗口设定为50℃（设置方法见附录2），以后每隔5℃设定一次，即C t ︒=∆5，读取数显表值，将结果填入下表。

7、 根据上表计算AD950的非线性误差。

五、实验注意事项1、 加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。

2、 不要将AD950的+、-端接反，因为反向电压可能击穿AD590。

温度传感器特性测量及应用填空题：1．AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。

该器件的两端当加有某一直流工作电压时，它的输出电流与温度满足如下关系：I=BT+A 2．对一般AD590集成电路温度传感器，当处于0℃时，其输出电流约为 273μA 。

3．由AD590集成电路温度传感器在某恒定温度时的伏安特性曲线，可以求出该温度传感器温度与输出电流线性关系的最小工作电压U r 。

4．AD590集成电路温度传感器是线性元件，其电流灵敏度一般为： 1μA/℃。

5．AD590工作电压4～30V，但不能小于4V，小于4V工作时会出现非线性，通常工作电压10～15V。

6．集成电路温度传感器有电压型和电流型二种，AD590集成温度传感器是电流输出型集成温度传感器，在一定温度下相当于一个恒流源。

问答题1．电流型集成电路温度传感器具有哪些特性？（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）性能稳定，灵敏度高，无需补偿；（3）互换性好，抗干扰能力强；（4）可远距离测温且使用简单方便。

2.如何用AD590集成电路温度传感器制作一个热力学温度计，请画出电路图，说明调节方法。

如图所示，直流单臂电桥在平衡时，U BD = 0，各桥臂电阻之间的关系有RRRRx 120如果被测电阻R x的阻值发生改变，而其它参数不变，将导致U BD≠0，U BD是R x的函数，因此可以通过U BD的大小来反映R x的变化。

这种用电桥的非平衡输出来反映桥臂电阻变化量的方法就是非平衡电桥的应用。

把AD590、三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按电桥电路接好。

将带铝壳密封的AD590传感器浸入冰水混合物中。

比例臂电阻R 1和R 2各取1000Ω，调节比较臂电阻R 0，用标准水银温度计观察，使AD590（1.000μA/o C ）处于0oC 时数字电压表示值为零mv ，则AD590处于t oC 时数字电压表示值为tmv 。

温度传感器原理及其应用1.热敏电阻原理（RTD）：热敏电阻是一种电阻，其电阻值随温度变化而变化。

常见的热敏电阻有铂电阻和镍电阻。

根据电阻值的变化，可以计算出物体的温度。

2. 热电偶原理（Thermocouple）：热电偶是由不同金属材料组成的两根导线，当两根导线的连接处存在温差时，会产生一个电动势。

通过测量电动势的大小，可以计算出温度。

3. 热电阻原理（Thermistor）：热电阻是一种温度敏感材料，由于材料的特性，电阻值会随温度的变化而变化。

通过测量电阻值的变化，可以计算出温度。

4.红外线传感器原理：红外线传感器利用物体发射的红外辐射来测量温度。

物体温度越高，发射的红外线辐射越强。

红外线传感器通过测量红外线的强度来计算出温度。

1.工业领域：温度传感器在工业过程中起着重要的作用，可以监测机器设备的温度变化，以及生产线上的温度控制。

例如，在石化工业中，温度传感器可以用于监测反应器的温度，确保反应过程的安全和有效进行。

2.环境监测：温度传感器也被广泛应用于环境监测中，例如天气预报、气象学研究等。

通过测量室内外的温度，可以提供准确的气候信息，对农业、气象预测等方面具有重要意义。

3.家电领域：温度传感器也应用于各种家电设备中，例如空调、冰箱、洗衣机等。

通过监测室内温度和物品的温度，可以自动调节设备的工作模式，提高能耗效率。

4.医疗行业：温度传感器在医疗设备中也有广泛应用，例如体温计、病房温度监测等。

通过监测人体温度，可以及时发现疾病或感染，并进行相应的治疗。

总之，温度传感器是一种能够测量物体温度的设备，其原理多样化，应用场景广泛。

通过准确测量温度，可以实现温度控制、环境监测、能耗优化等目的，为人们的生活和生产提供了实质性的帮助。