3温度传感器特性的研究1n.pdfVIP

实验三 温度传感器特性的研究 温度传感器是检测温度的器件，被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，其 种类多，发展快．温度传感器一般分为接触式和非接触式两大类．所谓接触式就是传感器 直接与被测物体接触进行温度测量，这是温度测量的基本形式．而非接触式是测量物体热 辐射而发出的红外线从而测量物体的温度，可进行遥测，这是接触方式所做不到的． 接触式温度传感器有热电偶、热敏电阻以及铂电阻等，利用其产生的热电动势或电阻 随温度变化的特性来测量物体的温度，被广泛用于家用电器、汽车、船舶、控制设备、工 业测量、通信设备等．另外，还有一些新开发研制的传感器，例如，有利用半导体 PN 结 电流/ 电压特性随温度变化的半导体集成传感器；有利用光纤传播特性随温度变化或半导体 透光随温度变化的光纤传感器；有利用弹性表面波及振子的振荡频率随温度变化的传感器； 有利用核四重共振的振荡频率随温度变化的 NQR 传感器；有利用在居里温度附近磁性急剧 变化的磁性温度传感器以及利用液晶或涂料颜色随温度变化的传感器等． 非接触方式是通过检测光传感器中红外线来测量物体的温度，有利用半导体吸收光而 使电子迁移的量子型与吸收光而引起温度变化的热型传感器．非接触传感器广泛用于接触 温度传感器、辐射温度计、报警装置、来客告知器、火灾报警器、自动门、气体分析仪、 分光光度计、资源探测等． 本实验将通过测量几种常用的接触式温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解 这些温度传感器的工作原理． 【实验目的】 1．了解几种常用的接触式温度传感器的原理及其应用范围； 2 ．测量这些温度传感器的特征物理量随温度的变化曲线． 【实验原理】 1．铂电阻 导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此 原理构成的传感器就是热电阻温度传感器．能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下 特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2 ） 电阻率高，热容量小，反应速度快；（3 ）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4 ）在测量 范围内物理和化学性质稳定.目前，在工业中应用最广的材料是铂和铜. 铂电阻与温度之间的关系，在 0～630.74 ℃范围内可用下式表示 R R AT +BT T + 0 (1 2 ) （1） 在－200～0 oC 的温度范围内为 [ 2 ( ) 3 ] R R AT BT + C T+ + T − 1 100℃ （2 ） T 0 - 16 - 式中，R 和R 分别为在 0 oC和温度T时铂电阻的电阻值，A 、B 、C为温度系数，由实验确定， 0 T －３ －１ －７ －２ －１２ －４ A = 3.90802 ×10 o o o C ，B = －5.80195 ×10 C ，C = －4.27350 ×10 C