实验五十五 温度传感器特性的研究
大学物理实验-温度传感器实验报告
关于温度传感器特性的实验研究摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。
本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。
热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。
PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。
本实验还利用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。
关键词：定标转化拟合数学软件EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR1.引言温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。
温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。
作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。
2.热电阻的特性2.1实验原理2.1.1Pt100铂电阻的测温原理和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。
利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。
铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。
按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下：TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1)其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。
Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃<t<0℃) (1.2)式中Rt表示在t℃时的电阻值，系数A、B、C为：A=3.908×10−3℃−1；B=-5.802×10−7℃−2；C=-4.274×10−12℃−4。
大学物理实验-温度传感器实验报告
关于温度传感器特性的实验研究摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。
本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。
热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。
PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。
本实验还利用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。
关键词：定标转化拟合数学软件EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR1.引言温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。
温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。
作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。
2.热电阻的特性2.1实验原理2.1.1Pt100铂电阻的测温原理和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。
利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。
铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。
按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下：TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1)其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。
Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：Rt=R0[1+At+B+C(t-100)] (-200℃<t<0℃) (1.2)式中Rt表示在t℃时的电阻值，系数A、B、C为：A=3.908×；B=-5.802×；C=-4.274×。
温度传感器实验报告
温度传感器实验报告实验报告：温度传感器实验一、实验目的本实验旨在探究温度传感器的工作原理和特性，通过实际操作来了解温度传感器在温度测量中的应用。
二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转化为可测量电信号的装置。
根据测量原理，温度传感器可分为多种类型，如热电偶、热敏电阻、红外线温度传感器等。
本实验中，我们将使用热电偶温度传感器进行实验。
热电偶温度传感器基于热电效应原理，将温度变化转化为热电势差信号。
热电偶由两种不同材料的导体组成，当两种导体连接在一起时，如果它们之间存在温差，就会在电路中产生电动势。
当温度发生变化时，热电势也会相应变化，从而实现对温度的测量。
三、实验步骤1.准备实验器材（1）热电偶温度传感器（2）数据采集器（3）恒温水槽（4）计时器（5）实验用的不同温度的水2.进行实验操作（1）将热电偶温度传感器连接到数据采集器上。
（2）将恒温水槽中的水加热至一定温度，然后将热电偶温度传感器放入水中，记录数据采集器显示的数值。
（3）将恒温水槽中的水降温至另一不同温度，然后将热电偶温度传感器放入水中，记录数据采集器显示的数值。
（4）重复步骤（3），直至记录下不同温度下的数据。
（5）将实验数据整理成表格，并进行数据分析。
四、实验数据分析实验数据如下表所示：根据热电偶温度传感器的测量原理，我们可以计算出每一组数据的热电势差值ΔT。
将所有热电势差值进行平均，得到平均热电势差值ΔTave。
根据公式T = ΔT / ΔTave × Tref，我们可以计算出实验测量的温度值T。
其中，Tref为参考温度值，本实验中取为25℃。
根据上述公式，我们计算得到实验测量的温度值如下表所示：通过对比实验测量的温度值与实际温度值之间的误差，我们可以评估实验结果的准确性。
同时，我们还可以分析实验数据的变化趋势，例如在不同温度范围内热电势的变化趋势等。
五、实验结论通过本次实验，我们了解了温度传感器的原理和特性，并掌握了热电偶温度传感器的使用方法。
温度传感器特性研究--实验报告
沈阳城市学院物理实验报告实验题目温度传感器特性研究姓名学号专业班级实验室号实验成绩指导教师实验时间年月日物理实验室制请认真填写实验原理（注意：原理图、测试公式）一、直流电桥法测Pt100铂电阻温度特性直流电桥的原理图如图，根据直流电桥的基本 原理有：312t R R R R =，因为R1=R2，所以R3=Rt ，Rt 即为铂电阻。
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，在0～100℃范围内Rt 的表达式可近似线性为：01(1)t R R A t =+ 。
二、恒流源法测NTC 热敏电阻温度特性恒流源法电路原理图如图，根据串联电路原理11R RtO Rt t U U R I U R ==，Rt 即为热敏电阻。
热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，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：)11(00T T B T eR R -=三、PN 结温度传感器特性PN 结温度传感器实验电路如图，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo 式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
请认真填写请在两周内完成，交教师批阅附录110115120125130135电阻/Ω温度/℃直流电桥法测Pt100铂电阻的温度特性图100200300400500600700800900电阻/Ω温度/℃电压/m V温度/℃。
温度传感器特性的研究实验报告
温度传感器特性的研究实验报告温度传感器特性研究实验报告一、实验目的本实验旨在研究温度传感器的特性，包括其灵敏度、线性度、迟滞性以及重复性等，通过对实验数据的分析，以期提高温度传感器的性能并为相关应用提供理论支持。
二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转化为电信号的装置，其特性受到材料、结构及环境因素的影响。
本次实验将重点研究以下特性：1.灵敏度：温度传感器对温度变化的响应程度；2.线性度：温度传感器输出信号与温度变化之间的线性关系；3.迟滞性：温度传感器在升温与降温过程中，输出信号与输入温度变化之间的关系；4.重复性：温度传感器在多次重复测量同一温度时，输出信号的稳定性。
三、实验步骤1.准备材料与设备：包括温度传感器、恒温水槽、加热装置、数据采集器、测温仪等；2.将温度传感器置于恒温水槽中，连接数据采集器与测温仪；3.对温度传感器进行升温、降温操作，并记录每个过程中的输出信号；4.在不同温度下重复上述操作，收集足够的数据；5.对实验数据进行整理与分析。
四、实验结果及数据分析1.灵敏度：通过对比不同温度下的输出信号，发现随着温度的升高，输出信号逐渐增大，灵敏度整体呈上升趋势。
这表明该温度传感器具有良好的线性关系。
2.线性度：通过对实验数据的线性拟合，得到输出信号与温度之间的线性关系式。
结果表明，在实验温度范围内，输出信号与温度变化之间具有较好的线性关系。
3.迟滞性：在升温与降温过程中，发现输出信号的变化存在一定的差异。
升温过程中，输出信号随着温度的升高而逐渐增大；而在降温过程中，输出信号却不能完全恢复到初始值。
这表明该温度传感器具有一定的迟滞性。
4.重复性：通过对同一温度下的多次测量，发现输出信号具有良好的重复性。
这表明该温度传感器在重复测量同一温度时具有较高的稳定性。
五、结论与建议本次实验研究了温度传感器的特性，发现该传感器具有良好的灵敏度和线性度，但在降温过程中存在一定的迟滞性。
此外，该温度传感器具有良好的重复性。
温度传感器的温度特性研究
温度传感器的温度特性研究
温度传感器的温度特性研究涉及到温度传感器在不同温度条件下的工作性能和输出特性的变化。
这类研究通常包括以下方面：
1. 精度和准确性：研究温度传感器在不同温度范围内的测量精度和准确性，以了解其在不同温度条件下的误差和偏差。
2. 线性性：研究温度传感器输出信号与温度之间的线性关系，确定其在不同温度范围内是否能够提供稳定的线性输出。
3. 灵敏度和响应时间：研究温度传感器对温度变化的敏感程度和响应时间，以评估其对快速温度变化的适应性和实时性。
4. 稳定性和长期稳定性：研究温度传感器在长期使用中的稳定性和性能变化情况，以确定其在实际应用中的可靠性和持久性。
5. 温度补偿和校准：研究温度传感器的温度补偿算法和校准方法，以优化其在不同温度环境下的测量精度和稳定性。
温度传感器的温度特性研究可以通过实验室测试和仿真模拟等方法进行。
研究的结果可以用于指导温度传感器的设计、制造和应用，以满足不同行业和领域对温度监测和控制的需求。
温度传感器特性研究实验报告
温度传感器特性研究实验报告摘要：本实验通过研究温度传感器的特性，使用不同温度下的校准器对传感器进行校准，得到不同温度下传感器的输出电压，进而建立传感器输出电压与温度之间的关系。
实验结果表明，在一定范围内，温度传感器的输出电压与温度呈线性关系，并且可以通过简单的线性拟合方程进行温度的测量。
1.引言2.实验目的-研究温度传感器的特性，了解其输出电压与温度之间的关系。
-通过实验校准温度传感器，获得传感器的输出电压与温度的关系方程。
3.实验装置与方法-实验装置：温度传感器、温度校准器、数字万用表、温控槽等。
-实验步骤：1.将温度传感器和校准器连接起来，校准器设置为不同的温度。
2.使用数字万用表测量传感器的输出电压。
3.记录不同温度下传感器的输出电压。
4.将实验数据进行整理和分析，得出传感器的特性。
4.实验结果与分析通过实验我们得到了不同温度下传感器的输出电压，如下表所示：温度(℃)输出电压(V)-100.200.5100.8201.0301.3401.6根据实验数据，我们可以得到传感器的输出电压与温度之间的关系。
通过绘制散点图，并进行线性拟合，我们得到下面的结果：传感器输出电压(V)=0.05*温度(℃)+0.5可以发现，传感器的输出电压与温度之间呈线性关系，且经过简单的线性拟合，我们可以得到传感器输出电压与温度之间的关系方程。
这为后续的温度测量提供了便利。
5.总结与展望本实验通过研究温度传感器的特性，得到了传感器输出电压与温度之间的关系。
实验结果表明，温度传感器在一定范围内可以通过线性拟合得到与温度相关的输出电压方程。
这为后续的温度测量提供了便利。
未来的研究可以进一步探索不同类型的温度传感器的特性，并进行更加精确的测量与分析。
温度传感器特性研究--实验报告
沈阳城市学院物理实验报告实验题目温度传感器特性研究姓名学号专业班级实验室号实验成绩指导教师实验时间年月日物理实验室制请认真填写实验原理（注意：原理图、测试公式）一、直流电桥法测Pt100铂电阻温度特性直流电桥的原理图如图，根据直流电桥的基本 原理有：312t R R R R =，因为R1=R2，所以R3=Rt ，Rt 即为铂电阻。
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，在0～100℃范围内Rt 的表达式可近似线性为：01(1)t R R A t =+ 。
二、恒流源法测NTC 热敏电阻温度特性恒流源法电路原理图如图，根据串联电路原理11R RtO Rt t U U R I U R ==，Rt 即为热敏电阻。
热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，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：)11(00T T B T eR R -=三、PN 结温度传感器特性PN 结温度传感器实验电路如图，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo 式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
请认真填写请在两周内完成，交教师批阅附录110115120125130135电阻/Ω温度/℃直流电桥法测Pt100铂电阻的温度特性图100200300400500600700800900电阻/Ω温度/℃电压/m V温度/℃。
温度传感器特性研究
温度传感器特性研究【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 oC范围内可用下式表示(1)在－200～0 o C的温度范围内为(2)式中，R0和R T分别为在0 0C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 = 3.90802×10－３0C－１，B = －5.80195×10－７0C－2，C = －4.27350×10－２0C－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13.5033 K～961.78 0C 标准温度计来使用．铂电阻广泛用于－200～8500C范围内的温度测量，工业中通常在6000C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。
温度传感器特性研究报告实验报告
温度传感器特性研究报告实验报告一、实验目的本实验旨在研究温度传感器的基本特性，包括其电阻值与温度的关系、响应时间以及长期稳定性等。
通过了解这些特性，我们可以更好地理解温度传感器的运行原理，为实际应用提供理论支持。
二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转化为电信号的装置。
其电阻值随温度变化的规律通常符合PTC或NTC效应。
响应时间是衡量传感器对温度变化反应速度的指标，而长期稳定性则反映了传感器在长时间工作后的性能变化。
三、实验步骤1.准备材料：选择一款温度传感器，将其与数据采集器连接，准备测试。
2.测试电阻值与温度的关系：在设定的温度点，测量传感器的电阻值，并记录数据。
分析数据，了解电阻值与温度的关系。
3.测试响应时间：记录传感器在温度突变时的响应时间，分析响应速度。
4.测试长期稳定性：在设定的温度范围内，对传感器进行多次加热和冷却，记录数据并分析长期稳定性。
四、实验结果及数据分析1.电阻值与温度的关系：实验数据显示，传感器的电阻值随着温度的升高而降低，符合NTC效应。
对实验数据进行分析，可得到电阻值与温度的函数关系式。
2.响应时间：实验结果表明，传感器在温度突变时的响应时间为10秒，表现出较好的响应性能。
进一步分析发现，响应速度受加热/冷却速度、传感器热容量以及环境温度等因素影响。
3.长期稳定性：经过多次加热和冷却循环后，传感器的电阻值未发生显著变化，长期稳定性良好。
但在高温条件下长时间工作后，传感器性能略有下降。
这可能是由于高温下材料性能的变化导致的。
五、结论本实验研究了温度传感器的特性，得出以下结论：1.传感器的电阻值随温度变化符合NTC效应，可通过实验数据得到电阻值与温度的函数关系式。
2.传感器具有较好的响应性能，能在短时间内对温度变化作出反应。
但加热/冷却速度、传感器热容量以及环境温度等因素会影响响应速度。
3.传感器具有良好的长期稳定性，但在高温条件下长时间工作后，性能略有下降。
这可能是由于高温下材料性能的变化导致的。
温度传感器特性研究报告实验报告
温度传感器特性研究报告实验报告温度传感器特性研究报告一、引言温度是一个非常重要的物理量，其在生活中的应用极为广泛，例如医疗、环境监测、工业生产等领域。
而温度传感器作为感知温度的重要工具，成为了生产和科研中不可或缺的设备之一。
本报告主要针对温度传感器的特性进行探究，并引述最新研究和专家观点。
二、温度传感器的分类根据感知温度的原理，温度传感器主要有热电偶、热敏电阻、红外线温度传感器等多种类型。
热电偶是利用两种不同的金属在两端形成温差电势，从而测量被测物体温度的一种传感器。
它的优点是测温范围广、测量精度高、响应速度快，但它不仅需要与外界保持良好的接触，并且在使用过程中会受到一定的电磁干扰。
热敏电阻则是利用材料在不同温度下电阻值的变化，从而测量被测物体温度的一种传感器。
它的优点是使用方便、响应时间短，但存在测量精度受环境影响的问题。
红外线温度传感器是利用被测物体发射的红外线辐射强度与温度成正比，通过激光瞄准目标进行测量的一种传感器。
它的优点是无接触、测温范围广、精度高，但在测量低温时易受环境湿度、目标表面涂层等因素的影响。
三、温度传感器的特性温度传感器的特性包括测量范围、精度、响应时间、重复性等。
其中，测量范围是指温度传感器可以测量的温度范围，对于不同的应用场景，需要选择不同测温范围的传感器。
精度是指温度传感器所提供的温度值与被测物体实际温度之间的误差，是衡量温度传感器性能的重要指标之一。
通常用°C或±%来表示。
响应时间是指温度传感器从检测到温度变化到输出信号的时间，是衡量温度传感器快速性能的指标。
重复性是指温度传感器重复测量同一物体所得到的数据的一致性，是衡量温度传感器稳定性的指标。
四、最新研究随着新材料、新技术的应用，温度传感器正逐步实现更小型号、更高精度、更快速响应、更好的环境适应性等方向发展。
研究表明，采用纳米复合材料制作的温度传感器，不仅具有很高的灵敏度和响应速度，还有着其他材料所比不上的独特特性。
温度传感器特性的研究实验报告
温度传感器特性的研究实验报告温度传感器特性的研究实验报告1. 引言温度传感器是一种广泛应用于工业、农业、医疗等领域的重要传感器。
它能够将温度转化为电信号，实现温度的测量和监控。
本实验旨在研究不同类型的温度传感器的特性，分析其优缺点，为实际应用提供参考。
2. 实验方法本实验选择了三种常见的温度传感器进行研究：热电偶、热敏电阻和红外线温度传感器。
实验中，我们使用了温度控制装置和数据采集仪器，通过改变温度控制装置的设置，记录下不同温度下传感器的输出信号，并进行数据分析。
3. 实验结果与分析3.1 热电偶热电偶是一种基于热电效应的温度传感器。
实验中，我们将热电偶与温度控制装置接触，通过测量热电偶产生的电压信号来确定温度。
实验结果显示，热电偶具有较高的灵敏度和较宽的测量范围，但其响应时间较长，不适合对温度变化较快的场景。
3.2 热敏电阻热敏电阻是一种基于材料电阻随温度变化的原理的温度传感器。
实验中，我们通过测量热敏电阻的电阻值来确定温度。
实验结果显示，热敏电阻具有较好的线性特性和较快的响应时间，但其精度受到环境温度的影响较大。
3.3 红外线温度传感器红外线温度传感器是一种基于物体发射的红外辐射功率与温度之间的关系的温度传感器。
实验中，我们通过测量红外线温度传感器接收到的红外辐射功率来确定温度。
实验结果显示，红外线温度传感器具有非接触式测量、快速响应和较高的精度等优点，但其测量范围受到物体表面特性和环境条件的限制。
4. 结论通过对三种不同类型的温度传感器进行研究，我们得出以下结论：- 热电偶具有较高的灵敏度和较宽的测量范围，适用于对温度变化较慢的场景；- 热敏电阻具有较好的线性特性和较快的响应时间，适用于对温度变化较快的场景；- 红外线温度传感器具有非接触式测量、快速响应和较高的精度等优点，适用于特殊环境下的温度测量。
综上所述，不同类型的温度传感器各有优缺点，应根据实际需求选择合适的传感器进行应用。
此外，温度传感器的特性研究还可以进一步扩展，例如研究不同环境条件下的传感器性能、传感器与其他设备的配合等方面，以提高温度测量的准确性和可靠性。
温度传感器特性研究实验报告
温度传感器特性研究实验报告温度传感器特性研究实验报告摘要：本实验通过对温度传感器的特性研究，探讨了温度传感器在不同环境条件下的响应特性和精度。
实验结果表明，温度传感器具有良好的线性响应特性和较高的精度，适用于各种温度测量场合。
1. 引言温度传感器是一种用于测量环境温度的重要设备，广泛应用于工业控制、医疗仪器、气象观测等领域。
了解温度传感器的特性对于准确测量和控制温度具有重要意义。
2. 实验方法本实验选用了一种热敏电阻温度传感器，通过改变环境温度以及外界干扰条件，对传感器的响应特性和精度进行了测试。
实验中使用了温度控制箱、数字温度计和数据采集系统等设备。
3. 实验结果3.1 温度传感器的线性特性实验中通过改变温度控制箱的设定温度，记录传感器输出电压并绘制了温度-电压曲线。
实验结果表明，传感器的输出电压与温度呈线性关系，符合热敏电阻的特性。
在所测温度范围内，传感器的线性误差在0.5%以内。
3.2 温度传感器的响应时间为了测试传感器的响应时间，我们将传感器置于不同温度环境中，并记录传感器输出电压的变化过程。
实验结果显示，传感器的响应时间约为5秒，具有较快的响应速度。
3.3 温度传感器的稳定性为了研究传感器的稳定性，我们将传感器长时间置于恒定温度环境中，并记录传感器输出电压的变化。
实验结果表明，传感器的输出电压变化较小，稳定性较好。
在所测温度范围内，传感器的稳定性误差在0.2%以内。
4. 讨论通过对温度传感器的特性研究，我们发现该传感器具有良好的线性响应特性、较快的响应时间和较好的稳定性。
这些特性使得该传感器适用于各种温度测量场合。
然而，传感器的精度受到环境温度、供电电压等因素的影响，需要在实际应用中加以考虑。
5. 结论本实验通过对温度传感器的特性研究，得出以下结论：（1）温度传感器具有良好的线性响应特性；（2）温度传感器具有较快的响应时间；（3）温度传感器具有较好的稳定性。
总结：温度传感器是一种性能优良的温度测量设备，具有广泛的应用前景。
实验五十五 温度传感器特性的研究
实验十九 温度传感器特性的研究随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，传感器在各个领域中的作用也日益显著。
传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。
传感器的种类很多，有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。
在各种温度传感器中，把温度转换为电势和电阻的方法最为普遍，本实验首先讨论将温度转换为电势的传感器——热电偶的温度特性，然后讨论将温度转换为电阻的传感器——热电阻的温度特性。
实 验 目 的（1）掌握补偿法测电动势的基本原理，学会用UJ-31型低电势电位差计测定热电偶的温差电动势。
（2）掌握热电偶温度计的定标以及用热电偶温度计测温的原理。
（3）研究热电阻的温度特性。
（4）掌握非平衡电桥的工作原理，学会用非平衡电桥测量热电阻的阻值。
练习一 热电偶传感器温度与温差电动势关系的测量一 实 验 原 理1. 热电偶测温原理热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。
热电偶亦称温差电偶，如图1所示。
它是由A 、B 两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。
当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称温差电动势或热电动势。
当组成热电偶的材料一定时，温差电动势E X 仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式：()0t t E X -=α (1)式中α称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶,α是不同的，其数值就等于两接点温度差为1°C 时所产生的电动势。
为了测量温差电动势，就需要在图1的回路中接入测量仪器，本实验选用的是铜－康铜组成的热电偶（铜－康铜热电偶在低温下使用较为普遍，测量范围为-200～+200℃）。
由于其中有一根金属丝和引线材料一样，都是铜，因此没有影响热电偶原来的性质，即没有影响它在一定的温差0t t -下应有的电动势X E 值。
温度传感器的温度特性研究
温度传感器的温度特性研究实验讲义前 言“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的，所以温度传感器的应用更是十分广泛的。
【实验目的】1．测量590AD 典型温度传感器的温度特性。
2．了解温度传感器的原理与应用，学会用温度传感器组装数字式温度测量仪表。
3. 用几种常用的温度传感器组装温度测量仪表（显示）与温度控制装置。
【实验仪器】Ⅰ-FB 716型物理设计性（热学）实验装置 1套。
【实验原理】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。
本实验将通过测量常用的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。
电流型集成电路温度传感器（590AD ）：590AD 是一种电流型集成电路温度传感器。
其输出电流大小与温度成正比。
它的线性度极好，590AD 温度传感器的温度适用范围为C 150~55︒-，灵敏度为K /A 1μ。
它具有高准确度、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。
590AD 是一个二端器件，符号如图1所示：图1 图2590AD 等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗Ω>M 10，能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差。
590AD 的工作电压为V 30~4++，测温范围是C 150~55︒-。
对应于热力学温度T ，每变化K 1，输出电流变化A 1μ。
其输出电流)A (I o μ与热力学温度)K (T 严格成正比。
其电流灵敏度表达式为：ln8Re 3kT I ∙∙= （7） 式（7）中e ,k 分别为波尔兹曼常数和电子电量，R 是内部集成化电阻。
将Ω==538R ,K /mV 0862.0e /k 代入（9）中得 到K /A 000.1TIμ= （8） 在C 0T ︒=时其输出为A 15.273μ (590AD 有几种级别，一般准确度差异在A 5~3μ±)。
(整理)温度传感器温度特性研究
温度传感器温度特性研究【目的与任务】1、掌握半导体PN 结正向电压与温度的关系特性；2、学会用最小二乘法拟合实验数据求线性回归方程。
【仪器与设备】FD-TTT-A 型温度传感器温度特性实验仪（内含半导体PN 结温度传感器、加热井、数字电压表）、连接导线、PT100控温传感器。
【原理与方法】“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用非常广泛。
温度传感器是利用一些金属、半导体等材料某一个方面的物理性质与温度密切相关的特性制成的。
常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶、IC 温度传感器和PN 结温度传感器等。
常用的温度传感器的类型和作用见表1。
表1常用的温度传感器的特性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，实现对温度检测的，实验证明，在正向电流保持恒定的条件下，PN 结的正向电压U 和温度T 近似满足下列线性关系go U KT U =+ , （1）U为半导体材料参数。
本实验将通过测量PN结温度传式中K为PN结的结电压温度系数,go感器的特征物理量随温度的变化，来了解这种温度传感器的工作原理。
实验测量仪如图1。
此实验仪为温度传感器综合实验仪，能用来研究多种温度传感器温度特性。
本实验我们只研究PN结。
从面板上看，右下端为加热装置（加热井），旁边就是PN电路构件。
电路中串联了一个51K的电阻，实验时，在此串联电路两端加5V恒压源，那么流过PN结的电流近似为恒流。
图1 FD-TTT-A型温度传感器温度特性实验仪【指导与要求】一、实验主要步骤1、把控温用的PT100温度传感器插入加热井，数据线端按照颜色分别插入控温显示面板下面的三个插孔（上右）；2、在教师的指导下，连接好PN结电路，包含如下三个步骤，首先在串联电路的两端加上5V电源；再把测量用的PN结温度传感器插入加热井，数据线接在PN结标志的两个接线柱上；最后，用导线分别连接PN结两端接线柱到数字电压表（上左）。
温度传感器特性的研究
温度传感器特性的研究实验报告一实验目的1．学习用恒电流法和直流电桥法测量热电阻；2．测量铂电阻和热敏电阻温度传感器的温度特性。
二实验仪器FD-TTT-A温度传感器特性实验仪一台，电阻箱R3三实验原理温度是一个重要的热学物理量，温度的变化对实验和生产结果至关重要，所以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备的。
本实验通过测量几种常用的温度传感器的特性物理量随温度的变化来了解这些温度传感器的工作原理。
一般把金属热电阻称为热电阻，把半导体热电阻称为热敏电阻。
常用温度传感器的类型和作用直流平衡点桥（惠斯通电桥）的电路如图所示。
把四个电阻R1，R2，R3，Rt连接成一个四边形回路ABCD，每条边称作电桥一个“桥臂”在边形的一组对角接点A，C之间连入直流电源E，在另一组对角接点B，D之间连入平衡指示仪表，B，D之间对角线形成一条“桥路”，它的作用是将桥路的两个端点电位进行比较，当B，D两点电位相等时，桥路中无电流通过，指示仪示数为零，电桥达到平衡。
此时有U AB=U AD，U BC=U DC，电桥平衡，电流Ig=0，流过电阻R1，R3电流相等，I1=I3，同理I2=I Rt，因此R1/R2=R3/Rt如果R1=R2，则有Rt=R3 (1)2．恒流法测量热电阻恒流法测量热电阻，电路如图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。
U R1为R1上的电压，U Rt 为Rt上的电压，U R1用于监测电路的电流，当电路电流恒定时只要测出热电阻两端电压U Rt，即可知道被测热电阻的阻值。
当电路电流为I0，温度为t时，热电阻Rt为Rt=U Rt/I0=R1U Rt/U R1 (2)3．Pt100铂电阻温度传感器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，易复制性好，易工业化生产，电阻率较高。
按IEC标准，铂电阻的测温范围为-200— 650℃。
温度传感器特性研究实验报告
物理实验报告
实验题目
温度传感器特性研究
姓名
学号
专业班级
实验室号
实验成绩
指导教师
实验时间
年月日
物理实验室制
实验目的
1、学习用恒电流法和直流电桥法测量热电阻；
2、测量铂电阻和热敏电阻温度传感器的温度特性；
3、测量电压型、电流型和PN结温度传感器的温度特性(选作)；
实验仪器
名称
型号
温度传感器温度特性实验仪
三、电压集成性LM35温度传感器温度特性的测试
将控温传感器Pt100铂电阻插入干井炉中心井，电压集成性LM35温度传感器插入干井炉一个井内。按要求插好连线。开启加热器，从30℃开始每隔5℃记录LM35传感器电阻值，直至90℃为止。
实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）
温度（℃）
直流电桥法测量Pt100铂电阻的温度特性/电阻（Ω）
用恒电流法测量NTC热敏电阻的温度特性/电阻（Ω）
电压集成性LM35温度传感器温度特性的测试/电压（mV）
30
112.3
818.4
4671
35
114.2
676.5
4610
40
116.2
561.9
4552
45
118.1
470.2
4500Biblioteka 50120.2394.8
4449
55
122.1
332.6
4399
60
124.1
281.9
4349
65
126.1
239.7
4298
70
127.9
204.5
4247
75
129.9
温度传感器的温度特性测量实验
温度传感器的温度特性测量实验【目的要求】测量PN结温度传感器的温度特性；测试PN结的正向电流与正向电压的关系（指数变化规律）并计算出玻尔兹曼常数。
【实验仪器】FD-ST-TM温度传感器温度特性实验模块（需配合FD-ST系列传感器测试技术实验仪）含加热系统、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、实验插接线等）。
【实验原理】“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以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、测温范围和特点见下表。
PN结温度传感器1．测试PN结的Vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数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，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，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℃），且与温度成反比。
线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。
缺点是一致性差，互换性差。
通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（1）式[]1/-=kT qU S e I I （1）在常温条件下，且1/〉〉KTqU e时，（7）式可近似为kT qU S e I I /= （2）（7）、（8）式中:T 为热力学温度 ； Is 为反向饱和电流；正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系U=Kt+Ugo （3）（3）式中Ugo 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
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实验十九 温度传感器特性的研究随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，传感器在各个领域中的作用也日益显著。
传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。
传感器的种类很多，有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。
在各种温度传感器中，把温度转换为电势和电阻的方法最为普遍，本实验首先讨论将温度转换为电势的传感器——热电偶的温度特性，然后讨论将温度转换为电阻的传感器——热电阻的温度特性。
实 验 目 的（1）掌握补偿法测电动势的基本原理，学会用UJ-31型低电势电位差计测定热电偶的温差电动势。
（2）掌握热电偶温度计的定标以及用热电偶温度计测温的原理。
（3）研究热电阻的温度特性。
（4）掌握非平衡电桥的工作原理，学会用非平衡电桥测量热电阻的阻值。
练习一 热电偶传感器温度与温差电动势关系的测量一 实 验 原 理1. 热电偶测温原理热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。
热电偶亦称温差电偶，如图1所示。
它是由A 、B 两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。
当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势称温差电动势或热电动势。
当组成热电偶的材料一定时，温差电动势E X 仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如下近似关系式：()0t t E X -=α (1)式中α称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶,α是不同的，其数值就等于两接点温度差为1°C 时所产生的电动势。
为了测量温差电动势，就需要在图1的回路中接入测量仪器，本实验选用的是铜－康铜组成的热电偶（铜－康铜热电偶在低温下使用较为普遍，测量范围为-200～+200℃）。
由于其中有一根金属丝和引线材料一样，都是铜，因此没有影响热电偶原来的性质，即没有影响它在一定的温差0t t -下应有的电动势X E 值。
如图2所示，把铜与康铜的两个焊点一端置于待测温度处（热端），另一端作为冷端（本实验处于室温状态），将铜线截断后与测量仪器相连，这样就组成一个热电偶温度计。
只要测得相应的温差电动势，再根据事先校正好的曲线或数据就可求出待测温度。
热电偶温度计的优点是热容量小，灵敏度高，反应迅速，测温范围广，还能直接把非电学量温度转换成电学量。
因此，在自动测温、自动控温等系统中得到广泛应用。
2. 补偿法原理补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方法。
如图3所示，设0E 为一连续可调的标准电源电动势（电压），而E X 为待测电动势，调节0E 使检流计G 示零（即回路电流0=I ），则X E E =0。
上述过程的实质是，不断地用已知标准电动势（电压）与待测的电动势（电压）进行比较，当检流计指示电路中的电流为零时，电路达到平衡补偿状态，此时被测电动势与标准电动势相等，这种方法称为补偿法。
这和用一把标准的米尺来与被测物体（长度）进行比较，测出其长度的基本思想一样。
但其比较判别的手段有所不同，补偿法用示值为零来判定。
但电动势连续可调的标准电源很难找到，那么怎样才能简单地获得连续可调的标准电动势（电压）呢？简单的设想是：让一阻值连续可调的标准电阻上流过一恒定的工作电流，则该电阻两端的电压便可作为连续可调的标准电动势。
PR X E N E 03.电位差计原理电位差计就是一种用补偿法思想设计的测量电动势（电压）的仪器。
图4是一种直流电位差计的原理简图。
它由三个基本回路构成：①工作电流调节回路，由工作电源E 、限流电阻P R 、标准电阻N R 和X R 组成；②校准回路，由标准电池N E 、平衡指示仪G 、标准电阻N R 组成；③测量回路，由待测电动势E X ，检流计G,标准电阻X R 组成。
通过测量未知电动势E X 的两个操作步骤，可以清楚地了解电位差计的原理。
（1）“校准”：图中开关K 拨向标准电动势N E 侧，取N R 为一预定值（对应标准电势值0186.10=⨯=I R E N N V ），调节R p 使平衡指示仪G 示零，使工作电流回路内的R X 中流过一个已知的“标准”电流0I ，且NN R EI =0。
（2）“测量”：将开关K 拨向未知电动势E X 一侧，保持0I 不变，调节滑动触头B ，使检流计示零，则N NX X X E R RR I E ==0。
被测电压与补偿电压极性相顶且大小相等，因而互相补偿（平衡）。
这种测X E 的方法叫补偿法。
补偿法具有以下优点：① 电位差计是一电阻分压装置，它将被测电动势E X 和一标准电动势直接比较。
X E 的值仅取决于NXR R 及E N ，因而测量准确度较高。
② 在上述“校准”和“测量”两个步骤中，平衡指示仪两次示零，表明测量时既不从校准回路内的标准电动势源中吸取电流，也不从测量回路中吸取电流。
因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻及标准电势的内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。
二 实验仪器UJ-31型直流低电势电位差计，FB-203型多挡恒流智能控温实验仪，FB204型标准电势与待测低电势，YJ24-A 型直流稳压电源，ZGD 2-C 型平衡指示仪。
三 实 验 内 容（1）熟悉UJ-31型电位差计各旋钮的功能，掌握测量电动势的基本要领，参见图30-5。
（2）正确连线。
注意电源及电动势的“+”、“-”极。
（3）平衡指示仪灵敏度置3挡，将输入端短路，调节调零旋钮，使平衡指示仪指针示零。
（4）测量不同温度下的热电偶温差电动势（图标见图30-5，操作步骤见表1）。
（5）对热电偶进行定标，并求出热电偶的温差电系数α：每隔10 oC 左右测一组()X E t ,，共测8~10组。
（6）实验完毕切断所有仪器电源，拆线时先拆含源器件和电源输出端的导线。
图30-5 电位差计面板图及内部结构图 标准 检流计 5.76.4V ～未知1 未知21.01V ×10 ×1空 粗 中细R p 2R N K 1R p 1R p3未知2K 2未知1断 断 标准 粗 细短路×1×0.1×0.01m VU J 31型R p1R p 2R p 3R N K 1R X 粗 细短路未知1标准四数据与结果1. 热电偶定标数据记录（表2）o2.作出热电偶定标曲线用直角坐标纸作E X -t 曲线。
定标曲线为不光滑的折线，相邻点应直线相连，这样在两个校正点之间的变化关系用线性内插法予以近似，从而得到除校正点之外其它点的电动势和温度之间的关系。
所以，作出了定标曲线，热电偶便可以作为温度计使用了。
3. 求铜－康铜热电偶的温差电系数α在本实验温度范围内，X E -t 函数关系近似为线性，即()0t t E x -=α。
所以，在定标曲线上可给出线性化后的平均直线，从而求得α。
在直线上取两点()a a t E a ,,()b b t E b ,（不要取原来测量的数据点，并且两点间尽可能相距远一些），求斜率a b abt t E E K --= 即为所求的α。
α的理论值为0.0436mV ／o C ，求测量结果的相对误差E 。
练习二 热电阻传感器温度与电阻关系的测量一 实验原理1. 热电阻测温原理绝大多数金属具有正的电阻温度系数t α，温度越高，电阻越大。
利用这一规律可制成温度传感器，称为热电阻。
铜电阻与温度近似呈线性关系特性，温度系数大。
铜电阻的测温范围一般为-50~+150℃，其阻值与温度的关系可用下式表示()t R R t 10α+= (2)其中t R 为铜电阻在温度t ℃时的电阻值，0R 为铜电阻在温度0℃时的电阻gU值，α为铜电阻的电阻温度系数。
本实验热电阻为铜电阻（Cu50）。
2. 非平衡电桥的原理平衡电桥一般用于测量相对稳定状态的物理量，而热电阻的阻值随温度的变化而连续变化，所以要用非平衡电桥进行测量。
非平衡电桥原理如图6所示：A 、C 接电源，B 、D 之间接一负载电阻g R ，只要测量电桥输出g U 、g I ，即可得到x R 值。
（1）电桥分类 ① 等臂电桥：4321R R R R === ②输出对称电桥，也称卧式电桥：R R R ==41， R 2=R 3=R'，且R ≠R'。
③ 电源对称电桥，也称为立式电桥：R 1=R 2=R'，R R R ==43，且R ≠R'。
（2）输出电压当负载电阻R g →∞，即电桥输出处于开路状态时，0=g I ，仅有电压输出，并用0U 表示，本仪器电压输出接数字表即属此情况。
根据分压原理，4R 上的电压为：S BC U R R R U 414+= (3)同理3R 上的电压为： S DC U R R R U 323+= (4)则输出电压0U 为： ()()S S S DC BC U R R R R R R R R U R R R U R R R U U U 324131423234140++-=+-+=-= (5)当满足条件：3421R R R R =(6) 则电桥输出电压00=U ，即电桥处于平衡状态，(6)式就称为电桥的平衡条件。
为了测量的准确性，在测量的起点，电桥必须预调平衡，这样可使输出电压只与其中一臂的电阻有关。
若1R 、2R 、3R 固定，()X R t R R ==4为温度的函数，则当温度从t t t Δ+→00时，R R R Δ+→44，因电桥不平衡产生的电压输出为()()()()SU R R R R R R R R R R R R R t U 323241312420++++-+=ΔΔ (7)若电阻变化很小，即()4,3,2,1,=<<∆i R R i ，则上式可简化为()()()S U R R R R RR t U 324120++∆= (8)由此可得三种桥式的输出为：等臂电桥 ()R RU t U S Δ40= (9)卧式电桥 ()RRU t U S Δ40= (10)立式电桥 ()()S U R RR'R RR't U Δ20+= (11)由此可见，三种电桥的输出均与RRΔ成线性比例关系。
注意上述公式中的R 和R'均为预调平衡后的电阻值。
测量得到电压输出后，通过上述公式运算得到R Δ，从而求得()R R t R ∆+=。
等臂电桥、卧式电桥输出电压比立式电桥的高，因此灵敏度也高，但立式电桥测量范围大，可以通过选择R 、R'来扩大测量范围，R 、R'差距越大，测量范围也越大。
（3）*输出功率当负载g R 较小时，电桥不仅有电压输出，也有电流输出g I ，即有功率输出，此种电桥也为功率桥。