溫度傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要：本次實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)研究局部溫度傳感器的溫度特性'在了解了其測(cè)溫原理的基礎(chǔ)上對(duì)它們的溫度變化特點(diǎn)進(jìn)行了探究。矢鍵詞：溫度傳感器'測(cè)溫原理，溫度特性'工作溫度金屬鉗(Pt)制成的鉗電阻溫度傳感器，通常使用的鉗電阻溫度傳凰器零度阻值為100Q(即PtlOO),電阻變化率為03851Q/*C。該種溫度傳感器精度高，應(yīng)用溫度范圍廣’是中低溫區(qū)(?200?6509)最常用的-?種溫度檢測(cè)器，本實(shí)驗(yàn)即采用這種鉗電阻作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫器件來定標(biāo)其他溫度傳感器的溫度特性曲線。按IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)，鉗電阻溫度系數(shù)TCR定義為：TCR=(R100-R0)/(R()X100)其中RIOO和R0分別是1009和(TC時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻?(R100=138.51Q.RO=IOO?OOQ),代入上式可得到P11OO的TCR為0.003851OPtIOO鉗電阻的阻值隨溫度變化的計(jì)算公式如下：Rt=R()ll+At+Bt2+C(t-100)t3](-200°C<t<0°C)Rt=R0(1+At+Bt2)(O*Cvtv85O*C)式中Rt在fC時(shí)的電阻值，系數(shù)A，E，C為：A=3.908X10-3*C-l：B=-5.802X10-7°C-2：C=-4.274X10-12°C-4o為了減小導(dǎo)線電阻帶來的附加謀差，在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)用作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫器件的PUOO釆用三線制接法。另外，對(duì)外電路接入引起的溫度讀數(shù)偏移也要注意在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)。熱敏電阻溫度傳感器’熱敏電阻是一?種半導(dǎo)體電阻，有正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種，對(duì)溫度的變化非常敏感.本次實(shí)驗(yàn)中用NTC和PTC兩種熱敏電阻作為實(shí)驗(yàn)材料。一定的溫度范圍內(nèi)，半導(dǎo)體的電阻率和溫度T滿足如下矢系：Q=△&...式中AI和B是與材料物理性質(zhì)有尖的常數(shù)，T為絕對(duì)溫度。對(duì)于截面均勻的熱敏電阻，其阻值RT可用下式表示：=yOZ/$將(1.4)式代入(L5)式，令A(yù)=A11/S,于是可得：Rt=4嚴(yán)(i.6)對(duì)一定的電阻而言，A和E均為常數(shù)。對(duì)(L6)式兩邊取對(duì)數(shù)，那么有In7?a=-+InArT即R與irr成正比矢系。通過觀察圖像可以得到驗(yàn)證。熱電偶溫度傳感器將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和E焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)接觸點(diǎn)之間存在溫差時(shí)，回路內(nèi)便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)’這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的，熱電偶溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是熱容量小*靈敏度高*反響迅速》測(cè)溫范圍廣，能直接把非電學(xué)量溫度轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。熱電偶的材料一定時(shí)，溫差電動(dòng)勢(shì)EX僅與兩接點(diǎn)處的溫度有矢，并且與兩接點(diǎn)的溫差在一定的溫度范圍內(nèi)有如下近似尖系熱電縄的引線示？式：式：Th為工作端溫度，Tc為冷端的溫度。式：式：Th為工作端溫度，Tc為冷端的溫度。EX=a(Th-Tc)通常將冷端置于冰水混合物中，保持Tc=O°C,將熱端宜于待測(cè)溫度處，即可測(cè)得相應(yīng)的溫差電動(dòng)勢(shì)，再根搖事先校正好的曲線或數(shù)據(jù)來求出溫度Th。實(shí)驗(yàn)儀器：DH-SJ型溫度傳感器實(shí)驗(yàn)裝萱，直流恒壓恒流源，數(shù)字萬用表，PtlOO-熱電偶,NTC、PTC溫度傳感器，保溫杯，電燒杯，冰水混合物，電阻和導(dǎo)線假設(shè)干。實(shí)驗(yàn)數(shù)搖表格室溫12.4°CPtlOO在0°C下的顯示值為-1?1O°C,在100°C下的顯示值為96.8°C所以顯示的每度為實(shí)際溫度的0.979°C.那么實(shí)際開爾文溫度為Tl=0?979*(T+I」實(shí)驗(yàn)一，NTC溫度傳感器NTC(Q)喪學(xué)度「實(shí)際溫度(K)(1。?！闵郎亟禍仄骄娮鐸nR403.1902603261626107.86745318.33.1412176216521717.683503.0941832181418237.50855328.13.0481528152115257.329603.0031284128512857.158652.9591085107410806.984709219119166.82075347.72.8767837827836.662802.836672672672852.7975765795786.359902.7594954994976.20995367.32.7234234304276.056顯示溫度TCC)實(shí)際溫度顯示溫度TCC)實(shí)際溫度T1(K)1/TK1000/K)423.1706.071473.1226.122523.0756.191PTC(Q)升溫降溫平均InR97 97 96.1 3.96 3.9657330.13.0296.283622.985672.9426.575722.900772.860117110901130.57.030822.820156914101489.57.306872.782273222322482.0922.744596547385351.58.585972.708145605013205.0電阻Cu5OCu50(Q)顯不溫度T(對(duì))實(shí)際溫度T1(K)升溫降溫R平均405&404559.759.555060.760.5555328.16062.606563.607064.657565.758067.166.958568.167.959069.169.009570.170.05實(shí)驗(yàn)二，熱電偶溫度傳感器熱電偶(mv)顯示溫度TCC)實(shí)際溫度T1(K)AT/K升溫降溫R平均424747.11.745257330.12.182.202.19622.406766.72.57722.842.80773.063.043.05823.283.303.298786.33.523.52923.733.743.74實(shí)驗(yàn)三、PN結(jié)正向壓降與溫度矢系的研究和應(yīng)用PN結(jié)溫度傳感器的工作溫度?般為-5091509測(cè)溫范圍的局限性較大，理想的PN結(jié)的正向電流IF和正向壓降VF存在如下近矢系式：Ip=孚妃其中q為電子電荷；k為玻爾茲曼常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；IS為反向飽和電流〉是一個(gè)和PN結(jié)材料的禁帶寬度以及溫度有矢的系數(shù)，可以證明：?必（0）I=CVe虹s得kCkT(O)-lii—T