溫度傳感器實驗報告

摘要：本次實驗重點設計了實驗研究局部溫度傳感器的溫度特性'在了解了其測溫原理的基礎上對它們的溫度變化特點進行了探究。矢鍵詞：溫度傳感器'測溫原理，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，應用溫度范圍廣’是中低溫區(qū)(?200?6509)最常用的-?種溫度檢測器，本實驗即采用這種鉗電阻作為標準測溫器件來定標其他溫度傳感器的溫度特性曲線。按IEC751國際標準，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時標準電阻?(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為了減小導線電阻帶來的附加謀差，在本實驗中，對用作標準測溫器件的PUOO釆用三線制接法。另外，對外電路接入引起的溫度讀數(shù)偏移也要注意在使用前進行校準。熱敏電阻溫度傳感器’熱敏電阻是一?種半導體電阻，有正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)兩種，對溫度的變化非常敏感.本次實驗中用NTC和PTC兩種熱敏電阻作為實驗材料。一定的溫度范圍內(nèi)，半導體的電阻率和溫度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為絕對溫度。對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=A11/S,于是可得：Rt=4嚴(i.6)對一定的電阻而言，A和E均為常數(shù)。對(L6)式兩邊取對數(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證。熱電偶溫度傳感器將兩種不同材料的導體或半導體A和E焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個接觸點之間存在溫差時，回路內(nèi)便產(chǎn)生電動勢’這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的，熱電偶溫度計的優(yōu)點是熱容量小*靈敏度高*反響迅速》測溫范圍廣，能直接把非電學量溫度轉換成電學量。熱電偶的材料一定時，溫差電動勢EX僅與兩接點處的溫度有矢，并且與兩接點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,將熱端宜于待測溫度處，即可測得相應的溫差電動勢，再根搖事先校正好的曲線或數(shù)據(jù)來求出溫度Th。實驗儀器：DH-SJ型溫度傳感器實驗裝萱，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，電阻和導線假設干。實驗數(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際溫度的0.979°C.那么實際開爾文溫度為Tl=0?979*(T+I」實驗一，NTC溫度傳感器NTC(Q)喪學度「實際溫度(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)實際溫度顯示溫度TCC)實際溫度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)實際溫度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實驗二，熱電偶溫度傳感器熱電偶(mv)顯示溫度TCC)實際溫度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實驗三、PN結正向壓降與溫度矢系的研究和應用PN結溫度傳感器的工作溫度?般為-5091509測溫范圍的局限性較大，理想的PN結的正向電流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為絕對溫度；IS為反向飽和電流〉是一個和PN結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