温度传感器实验总结.pdf

实 验 报 告 姓 名____________ 班 级____________ 学 号____________ 实验成绩____________ 同组姓名____________ 实验日期____________ 指导教师____________ 批阅日期____________ 温度传感器特性的研究 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变化的曲线。 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 °C 范围内可用下式表示 RT R0 1 AT BT 2  （1） 在-200～0 oC 的温度范围内为 R R 1AT BT 2 C T 100°C T 3  T 0     （2 ） 式中，R0 和RT 分别为在0°C 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，A = 3.90802×10-3 °C- 1，B = -5.80195×10-7 °C-2， C = -4.27350×10-12 °C-4 。由式（1）和式（2 ）可见，要确定电阻RT 与温度T 的关系，首先要确定R0 的数值，R0 值不同时，RT 与T 的关系不同。目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R0 值有100Ω 和500Ω 两种，并将电阻值RT 与温度T 的相应关系统一列成表格， 称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100 和Pt500 表示。 铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标ITS －90 中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033K～961.78°C 标准温度计 来使用．铂电阻广泛用于-200～850°C 范围内的温度测量，工业中通常在600 °C 以下。 2 、半导体热敏电阻 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件。热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类，即负温度系数（NTC ） 热敏电阻，正温度系数（PTC ）热敏电阻和临界温度电阻器（CTR ）。PTC 和CTR 型热敏 电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化，适用于某些狭窄温度范围内一些特殊 应用，而NTC 热敏电阻可用于较宽温度范围的测量．热敏电阻的电阻－温度特性曲线如 图1 所示。 NTC 半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物， 采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杆状、 垫圈状等各种形状。与金属导体热电阻比较，半导体热敏电阻具有以下特点：（1）有很大 的负电阻温度系数，因此其温度测量的灵敏度也比较高；（2 ）体积小，目前最小的珠状热 敏电阻的尺寸可达0.2 mm ，故热容量很小，可作为点温或表面温度以及快速变化温度的 测量；（3 ）具有很大的电阻值（102～105 Ω），因此可以忽略线路导线电阻和接触电阻等 的影响，特别适用于远距离的温度测量和控制；（4 ）制造工艺比较简单，价格便宜。半导 体热敏电阻的缺点是温度测量范围较窄。 半导体热敏电阻具有负电阻温度系数，其电阻值随温度升高而减小，电阻与温度的 关系可以用下面的经验公式表示 B R Ae T T （3 ） 式中，RT 位在温度为T 时的电阻值，T 为绝对温度（以K 为单位），A 和B 分别