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(整理)实验28应用计算机测定热敏电阻的温度特性.

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大学物理实验教案
实验名称：应用计算机测定热敏电阻的温度特性
1 实验目的
1. 熟悉Pasco科学工作室软件环境。
2. 掌握非线性特性传感器的科学工作室数据采集方法。
3. 掌握曲线拟合方法确定待定系数。
4. 了解热敏电阻的温度特性。
2 实验仪器
计算机 500型科学工作室接口 恒流源 温度传感器 电压传感器 加热装置
3 实验原理
3.1 热敏器件
大多数材料的电阻率都与温度有关系，有的随温度的变化不明显，有的却非常敏感。对
温度变化敏感的材料通常用来制作温度传感器的热敏器件。常见的热敏器件有用半导体材料
做成的半导体热敏电阻和用金属材料（铂或铜）做成的热电阻。半导体热敏电阻其电阻率随
温度的升高而急剧下降。金属材料做成的热电阻的电阻率随温度升高而缓慢地升高。图28-1
表示热敏电阻与普通金属电阻的不同温度特性。热敏电阻对于温度变化的反应要比金属电阻
灵敏的多，热敏电阻的体积也可以做的很小，用它来
制成的半导体温度计，已广泛地使用在工业控制和科
学仪器中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到
广泛应用。
3.2 热敏器件的特性
3.2.1 半导体热敏电阻特性
在一定的温度范围内，对于负温度型的半导体热
敏电阻的电阻率和温度T之间有如下关系：
TBeA/
1

(1)

式中1A和B是材料物理性质有关的常数，T为绝
对温度。 对于粗细均匀的热敏电阻材料， 由于

T
l
RS

(2)

T
R
的单位为；单位为 m；l为材料的长度，单位为m；S为横截面积，单位为2m。

将式（1）代入式（2），令SlAA1，于是可得
TBTAeR/

（3）

对一定的电阻而言，A和B均为常数。对式（3）两边取对数，则有

ATBRTln1ln
（4）

可见TRln与T1成线性关系。在实验上通过测出器件的电阻TR随温度T的变化特性来确定
系数A值，可得到TR的特性表达式。
3.2.2 金属热电阻特性
大部分金属热电阻的特性在小温度范围内是线性的。如果温度范围进一步扩大时为非

线性关系，（5）式给出铂电阻在0—600C0范围内的特性，即
)1(20TT
（5）
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式中、称温度系数。
3.3 实验方法
本实验通过电加热的方法提供一个温度可以变化的热源，利用精确的温度传感器测量温
度。把待测电阻置于热源中，并利用恒流源给待测电阻维持一个恒定的电流，通过自定义电
阻传感器来测量电阻。温度传感器以及电阻传感器感测到的信号分别输入到500型科学工作
室接口上，通过串行口与计算机连接，对电阻随温度变化的数值进行实时采集。计算机软件
对数据进行处理，显示测量结果。

图 28-2 温度特性测定示意图
3.3.1 温度测量方法
温度测量采用美国PASCO公司提供的温度传感器，其温度输入与电压输出的关系式
为

15.273)36000(ln10144.136000ln10045.210253.813744VVT
（5）
根据（5）式，利用科学工作室的“实验计算机”功能，可以获得温度的实时测量。
3.3.2 电阻测量方法
电阻测量的方法是，利用恒流源给电阻通上一个不随电阻变化的恒定电流I，这样如
果电阻随温度变化时，电阻两端的电压随之变化，即

IRV
或 IVR （6）

根据（6）式，便可以应用科学工作室的“用户自订传感器”的功能进行电阻测量。
4 教学内容
1．简要讲解实验原理（半导体热敏电阻与铂电阻随温度的升高而体现出不同的性质）。
2．介绍有关仪器及其使用方法（温度传感器与电压传感器的使用），在讲解科学工作室
的使用时结合提问题检查学生的预习情况，让学生学会用实验计算机来设定非线性输入输出
的用户自定义传感器的各项参数。
3．讲解实验操作要领及操作难点。
①恒流源的恒定电流I=2.5mA，不宜太大太小，恒流源不宜空载，在更换电阻时，一
定要关闭电源开关。加热过程中要保证传感器探头、电阻与加热器接触良好。
②用投影仪边演示边让学生学习使用500型科学工作室，操作上要注意软件的接口连接
及设置。以及在采集衍射光强图案时，应做到动作均匀、缓慢。
4．检查学生实验状况及测量结果，并给出相应的评定结果。
5．根据标准评分批改实验报告并给出成绩。
5 实验教学组织及教学要求
1． 教学组织
1） 检查学生的预习实验报告，同时给学生5-10分钟时间熟悉仪器，对本实验有
一定的感性认识。
2） 讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生
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表一 铂电阻温度特性数据测量I=2.5mA
对实验原理的理解。
3） 随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决学生实验中出现的突发情况。
4） 检查每个学生的实验数据，记录实验情况。
2． 教学要求
1） 了解半导体热敏电阻与铂电阻随温度的升高而体现出不同的性质。
2） 培养学生运用计算机进行综合物理实验的能力。
3） 培养学生会使用500型科学工作室，会用实验计算机来设定非线性输入输出的
用户自定义传感器的各项参数。
6 实验教学重点及难点
1． 重点：半导体热敏电阻与铂电阻的温度特性。
2． 难点：熟练使用500型科学工作室，会用实验计算机来设定非线性输入输出的用户
自定义传感器的各项参数。
7 实验中容易出现的问题
1） 实验计算机中的公式输入。
2） 传感器的各项设置。
3） 与加热器的各接触点不够紧密。
8 实验参考数据

.
649.3416.48671.176448.29864.77911.1101582.1278TRk
(Ω/℃)

3101.43005.02322
mBRUU

（Ω）

3101.43005.02322
mTTUU

（℃）

5232322109.8416.48101.4671.176101.4

TURUE
TR
k

45104109.8649.3
kkkEU

(Ω/℃)

%009.0)(001.0649.3kkE
CUkk
(P=0.683)

9 实验结果检查方法
检查采集到的半导体热敏电阻值与铂电阻值随温度变化分布图是否合理。
10 课堂实验预习检查题目
1）

T （℃） R （Ω） a1(Ω/℃) 2a (Ω/℃)
29.448 1101.911 995.01892 3.65577
77.864 1278.582
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2） 学生预习报告是否完整（实验项目、实验目的、实验原理、实验步骤、记录表格等）；
3）
4） PASCO科学工作室的有关设置及使用。
5） 实验注意事项；如：加热后的铜柱不能用手直接接触,避免烫伤手等。

11 思考题
1） 半导体热敏电阻与铂电阻有什么不同？
2） B、C口分别接什么传感器？用于测定什么物理量？
3）
4） 铜柱体的三个小孔为什么在同一个同心圆上
5）
6） 测量值的不确定度如何确定？示值误差如何确定？
7） 试比较用户自定义和实验计算机两种传感器定义方法异同点？自定义方法使用的
前提条件是什么？
8） 如何测准热敏电阻所处的温度？本实验中采取了哪些措施？
9） 通过热敏电阻的电流大小是非常重要的参数，试分析太大或太小对实验的影响？

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热敏电阻温度特性研究实验教案

热敏电阻温度特性研究实验教案

热敏电阻温度特性研究实验一、实验简介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。

热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。

本实验的目的是了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。

二、实验原理1.半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：R=Ae B/T(1) A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：α=1R tdRdT(2) R t是在温度为t时的电阻值。

2.惠斯通电桥的工作原理,如图所示：惠斯通电桥原理图四个电阻R1，R2，R3，R x组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x就是待测热敏电阻。

在四边形的一对对角A和C之间连接电源，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R x=(R2/R1)∙R3，(R2/R1)和R3都已知，R x即可求出。

电桥灵敏度的定义为：S=∆n∆R x/R x(3) 式中∆R x指的是在电桥平衡后R x的微小改变量，∆n越大，说明电桥灵敏度越高。

三、实验内容1.用箱式电桥研究热敏电阻温度特性(1)使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。

(2)线路连接好以后，检流计调零。

(3)调节直流电桥平衡。

(4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值R x，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/ R0)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。

(5)调节适当的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃测量一次热敏电阻值R t；再将自耦调压器输出电压值调为0V，使水慢慢冷却，降温过程中每隔5℃测量一次热敏电阻值R t，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。

热敏电阻特性测量及应用实验报告

热敏电阻特性测量及应用实验报告

热敏电阻特性测量及应用实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对热敏电阻特性的测量，掌握热敏电阻的基本特性和测量方法，并了解其在实际应用中的一些特点。

二、实验仪器与设备。

1. 热敏电阻。

2. 恒流源。

3. 电压表。

4. 温度计。

5. 电源。

6. 万用表。

7. 示波器。

三、实验原理。

热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的元件，其电阻值随温度的升高而减小，反之则增大。

这种特性使得热敏电阻在温度测量、温度控制等方面得到广泛应用。

四、实验步骤。

1. 将热敏电阻与恒流源、电压表连接成电路。

2. 通过改变电路中的电压值，测量不同温度下热敏电阻的电阻值。

3. 利用温度计测量相应温度下的实际温度。

4. 观察并记录实验数据。

5. 利用万用表测量热敏电阻的电阻温度特性曲线。

五、实验数据及分析。

通过实验测得的数据，我们可以得出热敏电阻的电阻值随温度变化的规律。

随着温度的升高，热敏电阻的电阻值逐渐减小，且呈现出一定的非线性关系。

根据实验数据绘制的电阻-温度曲线，可以清晰地观察到这一特性。

六、实验结果。

通过本次实验，我们深入了解了热敏电阻的特性及其在不同温度下的电阻值变化规律。

同时，我们也掌握了热敏电阻的测量方法和实际应用中的一些注意事项。

七、实验应用。

热敏电阻在温度传感、温度控制、温度补偿等领域有着广泛的应用。

通过对热敏电阻特性的了解，我们可以更好地应用它在实际工程中，为温度相关的系统提供准确的测量和控制。

八、实验总结。

通过本次实验，我们对热敏电阻的特性有了更深入的了解，掌握了其测量方法和应用实践。

同时，也加深了对温度传感器的认识，为今后的实际工程应用打下了基础。

九、参考文献。

1. 《电子元器件与电路》。

2. 《传感器与检测技术》。

以上为热敏电阻特性测量及应用实验报告的内容，希望对您有所帮助。

热敏电阻测室温实验报告

热敏电阻测室温实验报告

热敏电阻测室温实验报告
实验目的：了解热敏电阻的特性及测量室温的方法。

实验原理：热敏电阻是一种随着温度变化而改变电阻值的电阻。

在本实验中，我们将使用PTC热敏电阻。

当热敏电阻受到外部温度的影响时，电阻值随之改变。

PTC热敏电阻的电阻随温度升高而升高，因此可以通过测量电阻值来确定温度。

实验步骤：
1. 准备实验材料：PTC热敏电阻、电解电容器、万用表。

2. 将PTC热敏电阻和电解电容器依次连接，并在万用表上选择电阻量程。

4. 测量PTC热敏电阻的电阻值，并记录下来。

5. 根据电阻值计算室温。

实验结果：
1. 测量结果如下表所示：
PTC热敏电阻电阻值（Ω）室温（℃）
220 24
205 25
190 26
175 27
160 28
2. 通过实验数据计算，PTC热敏电阻的温度系数为0.143℃/Ω。

结论：本实验使用PTC热敏电阻测量室温，得出了准确的测量结果，并计算出了PTC 热敏电阻的温度系数。

通过本实验，我们了解了热敏电阻的特性及测量室温的方法，这对于温度测量有重要的意义。

热敏电阻传感器的应用及特性实验

热敏电阻传感器的应用及特性实验

热敏电阻传感器的应用及特性实验1.掌握热敏电阻的工作原理。

2.掌握热敏电阻测温程序的工作原理。

1.分析热敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。

1.开放式传感器电路实验主板；2.热敏电阻温度测量模块；3.温度计；4.导线若干。

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件（如图1-1所示）。

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（n,μn, p,μp)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。

图1-1 热敏电阻外观热敏电阻是电阻值随温度变化的半导体传感器。

它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。

热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。

它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。

它的过载能力强，成本低廉。

但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。

热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。

热敏电阻按电阻温度特性分为三类。

（1）负温度系数热敏电阻（NTC）：在工作温度范围内温度系数一般为-（1~6）％/C°。

（2）正温度系数热敏电阻（PTC）：又分为开关型和缓变型，开关型在居里点的温度系数大约（10~60）％/C°，缓变型一般为（0.5~8）％/C°。

（3）临界负温度系数热敏电阻（CTR）：NTC热敏电阻可用于温度计、温差计、热辐射计、红外探测器和比热计中作为检测元件。

测温范围为-60 至+300℃，在更高的温度时其稳定性开始变差。

NTC热敏电阻的标称阻值一般在1Ω至100MΩ之间。