-温度传感器的温度特性测量及应用资料.ppt

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1、物理实验设计与应用（高中）朱炯明上海师范大学数理信息学院物理实验设计与应用三非线性元件伏安特性测量及发光二极管应用四温度传感器的温度特性测量及应用五光敏传感器的光电特性测量及应用温度传感器的温度特性测量及应用目的要求实验仪器实验原理实验内容思考题附录1.学习用恒电流法测量热电阻2.学习用直流电桥法测量热电阻3.测量铂电阻温度传感器(Pt100)的温度特性4.测量热敏电阻（负温度系数）温度传感器NTC1K的温度特性5.测量PN结温度传感器的温度特性6.测量电流型集成温度传感器（AD590）的温度特性7.测量电压型集成温度传感器（LM35）的温度特性目的要求FD-TTT-A温度传感器温度

2、特性实验仪的组成：高准确度控温恒温加热系统恒流源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数字电压表实验插接线等实验仪器“温度”是一个重要的热学物理量和我们的生活环境密切相关对实验及生产的结果至关重要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、测温范围和特点见表1实验原理实验原理1.恒电流法测量热电阻2.直流电桥法测量热电阻3.Pt100铂电阻温度传感器4.热敏电阻(NTC1K)温度传感器5.PN结温度传感器6.电流型集成温度传感器

3、（AD590）7.电压型集成温度传感器（LM35）1.恒电流法测量热电阻电路如图1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UR1为R1上的电压用于监测电路的电流Urt为Rt上的电压当电路电流为I0,温度为t时，热电阻Rt为R1RtUR1URtI02.直流电桥法测量热电阻直流平衡电桥（惠斯通电桥）的电路如图2所示mVRtIgRt直流平衡电桥把四个电阻R1,R2,R3,Rt连成一个四边形回路ABCD每条边称作电桥的一个“桥臂”在对角接点A、C之间连入直流电源E在对角接点B、D之间连入平衡指示仪表B、D两点的对角线形成一条“桥路”当B、D两点电位相等时，桥路中无电流通过，指示

4、器示值为零，电桥达到平衡UAB=UAD,UBC=UDC电流Ig=0,流过电阻R1、R3的电流相等，I1=I3同理I2=IRt又∵I1R1=I2R2IRtRt=I3R3因此直流平衡电桥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，抗氧化能力强复制性好，易工业化生产电阻率较高可用于工业检测中的精密测温和温度标准缺点：价格昂贵，温度系数偏小，受磁场影响较大按IEC标准，铂电阻的测温范围为-200——650℃3.Pt100铂电阻温度传感器百度电阻比W（100）=1.3850时，Ro为100Ω或10Ω，称为Pt100铂电阻或Pt10铂电阻铂

5、电阻的阻值与温度之间的关系：当温度t在-200～0℃之间时Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100C)t3]当温度在0～650℃之间时Rt=R0(1+At+Bt2)Rt、R0分别为铂电阻在温度t、0℃时的电阻值A~10-3,B~10-7,C~10-12为温度系数3.Pt100铂电阻温度传感器对于常用的工业铂电阻在0～100℃范围内Rt的表达式可近似线性为Rt=R0(1+A1t)A1温度系数，近似为3.85×10-³/℃Pt100铂电阻的阻值0℃时Rt=100Ω100℃时Rt=138.5Ω3.Pt100铂电阻温度传感器4.热敏电阻(NTC1K)温度传感器热敏电阻是利用半导体电阻阻

6、值随温度变化的特性来测量温度的电阻阻值随温度升高而减小，NTC型(负温度系数)电阻阻值随温度升高而增大，PTC型(正温度系数)CTC型(临界温度)以上三种热敏电阻特性曲线见图3图3PTCCTCNTC4080120160200热敏电阻电阻率大，温度系数大但其非线性大，置换性差，稳定性差通常只适用于一般要求不高的温度测量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Rt、R0是温度为T(K),T0(K)时的电阻值B是热敏电阻材料常数，一般情况下B为2000～6000K4.热敏电阻(NTC1K)温度传感器对一定的热敏电阻而言，B为常数，对上式两边取对数，则有可

7、见，lnRT与1/T成线性关系作lnRT—(1/T)曲线，用直线拟合，由斜率可求出常数B4.热敏电阻(NTC1K)温度传感器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，实现对温度检测电流通过时，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℃），与温度成反比线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃5.PN结温度传感器