Pt100铂电阻测温特性实验.
实验二 Pt100和Cu50金属电阻的温度传感器特性
实验二Pt100和Cu50金属电阻的温度传感器特性
【实验目的】
1、研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻的温度特性及其测温原理。
2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。
3、掌握单臂电桥及非平衡电桥的原理，及其应用。
4.研究热电偶的温差电动势。
5.、学习热电偶测温的原理及其方法。
【实验仪器】
九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ5型温度传感器实验装置，数字万用表，电阻箱。
【实验原理】
1、Pt100铂电阻的测温原理
金属铂(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，电阻变化率为0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，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，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。
2、Cu50铜电阻温度特性原理
铜电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
铜电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。
3.热电偶测温原理
热电偶亦称温差电偶，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（图2-1）。
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，该电动势称为温差电动势或热电动势。
当组成热电。
PT100温度测量试验
内燃机测试技术试验实验PT100热电阻温度测量试验实验学时：2实验类型：基础型实验对象：本科生一．实验目的：1.了解热电阻温度测量基本原理。
2.了解PT100热电阻温度特性。
3.掌握PT100热电阻恒流温度测量电路实现和关键参数计算。
二．实验原理及设备说明1.热电阻温度测量基本原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高，性能稳定。
其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。
金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。
工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。
薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。
其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金。
热电阻材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。
相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。
金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。
工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。
Pt100铂电阻测温特性实验.
实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。
二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。
在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。
A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。
图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。
式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。
P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。
PT100铂热电阻测温实验
PT100铂热电阻测温实验PT100铂热电阻测温实验一、实验目的1.了解PT100铂热电阻的测温原理；2.掌握PT100铂热电阻的测温方法；3.学会使用数据采集仪进行温度测量。
二、实验原理PT100铂热电阻是一种利用铂金电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
其基本原理是：在0℃时，PT100铂热电阻的阻值为100Ω，随着温度的升高，其阻值按一定规律增加。
通过测量PT100铂热电阻的阻值，可以推算出相应的温度值。
PT100铂热电阻的阻值与温度之间的关系可以用斯特曼方程表示：R(T) = R0(1 + AT + BT^2 + CT^3(1 - T0))其中，R(T)为温度T时的阻值，R0为0℃时的阻值，A、B、C为斯特曼系数，T0为参考温度（通常为0℃）。
在本实验中，我们只需要知道R0和A的值即可进行温度测量。
根据国际电工委员会（IEC）标准，PT100铂热电阻的R0为100Ω，A 为3.9083×10^-3℃。
三、实验步骤1.将PT100铂热电阻接入数据采集仪的输入通道；2.打开数据采集仪软件，设置采样率和采样时间；3.将数据采集仪与计算机连接，启动数据采集软件；4.将PT100铂热电阻放入恒温槽中，设置恒温槽的温度；5.等待恒温槽温度稳定后，记录数据采集仪显示的温度值；6.重复步骤4和5，改变恒温槽的温度，记录多个温度值；7.将实验数据整理成表格，进行分析和处理。
四、实验结果与分析实验数据如下表所示：根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.PT100铂热电阻的测温精度较高，相对误差在±0.5%以内；2.随着温度的升高，PT100铂热电阻的阻值逐渐增大，与斯特曼方程的描述相符；3.数据采集仪能够准确地采集PT100铂热电阻的温度信号，并将其转换为数字量输出。
五、实验总结与体会通过本次实验，我们了解了PT100铂热电阻的测温原理和方法，并掌握了使用数据采集仪进行温度测量的技能。
温度检测试验试验指导
实验1 铂热电阻温度特性测试一、实验目的：了解铂热电阻的特性与应用。
二、实验仪器：智能调节仪、PT100（2只）、温度源、温度传感器实验模块。
三、实验原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测温度。
四、实验内容与步骤1．学会用智能调节仪来控制温度：1)在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”，并按图1-1接线。
将“+24V输出”经智能调节仪“继电器输出”，接加热器风扇电源，打开调节仪电源。
图1-1 智能调节仪温度控制接线图2)按键，进入智能调节仪设置菜单，仪表靠上的窗口显示“”，靠下窗口显示待设置的设定值。
按“”可改变小数点位置，按或键可修改靠下窗口的设定值。
再按回到初始状态。
2．调节智能调节仪，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入另一只铂热电阻温度传感器PT100。
3．将±15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。
温度传感器实验模块的输出Uo2接实验台直流电压表。
4．将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。
5按图2-2并将PT100的3根引线插入温度传感器实验模块中Rt两端（其中颜色相同的两个接线端是短路的）。
图2-2 铂热电阻测试5．拿掉短路线，将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值。
6．改变温度源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。
直到温度升至1200C。
并将实验结果填入下表。
三、实验报告根据表1实验数据，作出U O2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线，计算其非线性误差。
实验2 K型热电偶测温实验一、实验目的：了解K型热电偶的特性与应用二、实验仪器：智能调节仪、PT100、K型热电偶、温度源、温度传感器实验模块。
温度技术测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解温度测量的基本原理和方法；2. 掌握常用温度传感器的性能特点及适用范围；3. 学会使用温度传感器进行实际测量；4. 分析实验数据，提高对温度测量技术的理解。
二、实验仪器与材料1. 温度传感器：热电偶、热敏电阻、PT100等；2. 温度测量仪器：数字温度计、温度测试仪等；3. 实验装置：电加热炉、万用表、连接电缆等；4. 待测物体：不同材质、不同形状的物体。
三、实验原理1. 热电偶测温原理：利用两种不同金属导体的热电效应，即当两种导体在两端接触时，若两端温度不同，则会在回路中产生电动势。
通过测量电动势的大小，可以计算出温度。
2. 热敏电阻测温原理：热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，根据电阻值的变化，可以计算出温度。
3. PT100测温原理：PT100是一种铂电阻温度传感器，其电阻值随温度变化而线性变化，通过测量电阻值，可以计算出温度。
四、实验步骤1. 实验一：热电偶测温实验（1）将热电偶插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量热电偶冷端温度；（3）根据热电偶分度表，计算热电偶热端温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
2. 实验二：热敏电阻测温实验（1）将热敏电阻插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量热敏电阻温度；（3）根据热敏电阻温度-电阻关系曲线，计算热敏电阻温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
3. 实验三：PT100测温实验（1）将PT100插入电加热炉中，调整加热炉温度；（2）使用数字温度计测量PT100温度；（3）根据PT100温度-电阻关系曲线，计算PT100温度；（4）比较实验数据与实际温度，分析误差。
五、实验结果与分析1. 实验一：热电偶测温实验实验结果显示，热电偶测温具有较高的准确性，误差在±0.5℃以内。
分析误差原因，可能包括热电偶冷端补偿不准确、热电偶分度表误差等。
2. 实验二：热敏电阻测温实验实验结果显示，热敏电阻测温具有较高的准确性，误差在±1℃以内。
温度敏感性实验报告
温度敏感性实验报告摘要：温度是表征物体冷热程度的物理量，一般只能通过物体随温度变化的某些特征来间接测量。
温度传感器就是将温度信号转换成易于传递和处理的电信号的器件。
本实验通过对热电阻特性、对热电阻温差电动势以及对PN结正向降压与温度关系的测量和研究，探究了部分温度传感器的温度特性及其测温原理，从而得出不同温度传感器的特点和使用条件。
关键词：温度；传感器；热电阻；电动势；降压温度是表征物体冷热程度的物理量，一般只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。
温度传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的器件，在日常生活、工业生产以及研究领域都有着广泛的应用。
温度传感器的种类很多，包括电阻式传感器、半导体传感器、热电式传感器、光纤温度传感器等。
本课题要求同学设计实验研究部分温度传感器的温度特性，了解其测温原理，并比较不同温度传感器的特点和适用条件。
1.热电阻特性实验1.1实验原理1.1.1Pt100铂电阻的测温原理金属铂的电阻随温度变化而变化，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。
铂电阻温度传感器精度高，应用范围广，是中低温度（-200~650℃）最常用的一种温度检测器，被制成各种标准温度计供计量和校准使用，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。
Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：Rt=R0[1+At+Bt2+C（t-100）t3]（-200℃<t<0℃）<p=""></t<0℃）<>Rt=R0（1+At+Bt2）（0℃<t<850℃）<p=""></t<850℃）<>式中Rt为Pt100铂电阻在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.比较可知，B、C的数量级比A的小了许多倍，因此Pt100铂电阻的阻值随温度变化可以近似看成是线性的。
实验3 温度传感器特性实验
实验3 温度传感器特性实验【实验目的】1、研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻的温度特性及其测温原理。
2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。
3、掌握单臂电桥及非平衡电桥的原理，及其应用。
4.研究热电偶的温差电动势。
5.、学习热电偶测温的原理及其方法。
【实验仪器】九孔板，DH-VC1直流恒压源恒流源，DH-SJ5型温度传感器实验装置，数字万用表，电阻箱。
【实验原理】1、Pt100铂电阻的测温原理金属铂(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，电阻变化率为0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，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，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。
2、Cu50铜电阻温度特性原理铜电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
铜电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。
3.热电偶测温原理热电偶亦称温差电偶，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，该电动势称为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Ex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：EX ≈α( t-t) （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，其数值上等于两接点温度差为1℃时所产生的电动势。
t为工作端的温度，t为冷端的温度。
为了测量温差电动势，就需要在图中的回路中接入电位差计，但测量仪器的引入不能影响热电偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差t-t0下应有的电动势EX值。
(完整word版)Pt100铂电阻测温电路-重要
常用电路图R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。
从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。
电桥的一个桥臂采用可调电阻R3,通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。
放大电路采用LM358 集成运算放大器,为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图5。
1 所示，前一级约为10 倍,后一级约为3倍。
温度在0～100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。
注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定,否则随着VCC 的波动,运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。
铂热电阻阻值与温度关系为：式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0。
0000000000042735。
可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At)，当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。
Pt100 的分度表(0℃～100℃）程序处理一般在使用PT100 的温度采集方案中，都会对放大器LM358 采集来的模拟信号AV进行温度采样，即进行A/D 转换。
A/D 处理包括两方面内容，一是A/D 值的滤波处理，二是A/D 值向实际温度转换。
由于干扰或者电路噪声的存在，在采样过程当中会出现采样信号与实际信号存在偏差的现象，甚至会出现信号的高低波动，为了减小这方面原因造成的测量误差，在实际采样时采样18 个点，然后再除去其中偏差较大的两个点，即一个最大值和一个最小值,再对剩余的16 个点取均值，这样得到的A/D 转换结果比较接近实际值。
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/℃。
传感器参数检定 PT100测温 PT100电阻标定教学教材
传感器参数检定P T100测温P T100电阻标定传感器参数检定—课程设计实验报告学院：机电与信息工程学院年级： 2010级专业：测控技术与仪器摘要本文首先简要介绍铂电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。
在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过放大器进行温度信号的转换，将0～300℃温度等价到0～2V电压输出。
本设计采用了四线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0℃～300℃范围内准确测量。
关键词：PT100 温度测量仪用放大器AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and Amplifier, In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used four-wire temperature circuit and reduce the measurement eror.Keywords:PT100 Temperature Measures Instrument amplifier前言热电偶是目前接触式测温中应用十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。
Pt100热电阻测温实验报告
的斜率代替，因此可得
5、迟滞误差
8.6675 − 0.2806 K = 95 − 50 = 0.186376 mv/℃
迟滞指正反行程中输出—输入特性曲线的不重合程度，用最大输出差值
∆max 与满量程输出������������������的百分比来表示，即
δH
=
±
1 2
·
∆������������������ ������������������
60
60
60
60
∑ ������������ = 4350 ， ∑ ������������ = 268.44 ， ∑ ������������������������ = 21768.3 ， ∑ ������������2 = 54625
������=1
������=1
������=1
������=1
所示。
图 1 Pt100 测温模块输出-输入校准曲线
电压/mv
9.00
8.50
8.00
7.50
7.00
6.50
6.00
5.50
5.00
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
50
55
60
1正行程
1反行程
65
70
75
80
85
温度/℃
2正行程
2反行程
3正行程
90
95
0.08
95
0.08
0.18
0.19
△max
0.38
-0.54
0.39
实验-Pt100热电阻测温特性实验
实验 P t 100热电阻测温特性实验一、实验目的：了解热电阻的特性与应用。
二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性。
热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0-630.74ºC 以内，电阻R t 与温度t 的关系为：R t = R 0(1+At+Bt 2)R 0系温度为0ºC 时的铂热电阻的电阻值。
本实验R 0=100ºC ，A=3.90802×10-3 ºC -1 B=-5.080195×10-7 ºC -2,铂电阻现是三线连接，其中一端接两根引线主要是为了消除引线电阻对测量的影响。
三、需用器件与单元： K 型热电偶、P t 100热电阻、温度测量控制仪、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表、直流稳压电源±15V 和2V 。
四、实验步骤：1、差动电路调零将温度测量控制仪上的220V 电源线插入主控箱两侧配备的220V 控制电源插座上。
首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调零。
具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使V01的输出电压为零，再调节Rw3，使V02的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。
2、温控仪表的使用注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。
3、热电偶的安装接主控箱电源输出接主控箱数显表V i地 2V图11-5 热电阻测温特性实验选择控制方式为内控方式，将K型热电偶温度感应探头插入“YL系列温度测量控制仪”的上方两个传感器放置孔中的一个。
将K型热电偶自由端引线插入“YL系列温度测量控制仪”正前方面板的的“传感器”插孔中，红线为正极。
4、热电阻的安装及室温调零将P t100铂电阻三根引线引入“R t”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出P t100三根引线中短接的两根线（蓝色和黑色）接b端，红色接a端。
三线制热电阻测温测温
三线制热电阻测温系统——实验装置改进Wangyuan摘要：在进行测定PT100铂电阻的过程中，发现在实验操作、仪器均无误的情况下，其测得的数值均呈一定规律地偏离了标准数值大小。
原来是是在实验过程中存在多方面的系统误差，我们希望通过减小系统误差从而使实验测得的数据与标准值数值大小相符合。
关键词：PT100铂电阻系统误差三线制自热误差传热和辐射误差1.pt100铂热电阻设计原理PT100是铂热电阻，简称为：PT100铂电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增长。
如下图：2.pt100铂电阻温度特性及测温原理的实验过程分析在研究PT100铂电阻的温度特性以及其测温原理的过程中（本过程是通过先升温后降温进行测试的），通过多次测定PT100铂电阻大小着温度的变化而变化的数值，并通过取平均值的方法，得到一系列数据，再通过查阅铂电阻PT100分度表，并将表格内的数据与先前实验所测得的数据进行比对，不难发现，上述通过多次测量并取平均值的数据分别与铂电阻PT100分度表所显示的数据有微小的出入。
通过建立数据对比图，通过以上两幅折线图可得知，在PT100电阻阻值测定的过程中，当温度在60℃之前，所测定的数值比标准值要高；当温度在在60℃之后，其测定的数值比标准值低，而两条曲线的增长趋势亦有所不同，标准值的回归直线斜率显然要比测定值的回归直线斜率要略高。
如下图：3. 对系统误差分析对于一般的热电阻测温系统，其来自装置的误差有以下：1) 显示仪表的误差 Δ1。
2) 非线性误差Δ1 ——3) 热电阻分度误差Δ3——铂热电阻与分度表偏离的误差。
4) 自热误差 Δ4——由于测量过程中电流流经热电阻时产生温升而引起的附加误差。
5) 线路电阻变化带来的误差（引线电阻）Δ5——采用三线制。
PT100 铂热电阻测温实验
实验二十四 PT100 铂热电阻测温实验实验知识储备1．铂热电阻工作原理铂热电阻元件作为一种温度传感器，其工作原理是在温度作用下，铂电阻丝的电阻值随着温度的变化而变化。
温度和电阻的关系接近于线性关系，偏差极小且随着时间的增长，偏差可以忽略，具有可靠性好、热响应时间短等优点，且电气性能稳定。
铂热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器。
铂热电阻元件是用微型陶瓷管、孔内装绕制好的铂热电阻丝脱胎线圈制成感温元件，由于感温元件可以做得相当小，因此它可以制成各种微型温度传感器探头。
可用于-200～+420℃范围内的温度。
2．PT100 设计参数PT100 铂电阻A 级在0℃时的电阻值R0=100±0.06 Ω；B 级R0=100±0.12 Ω，PT100铂热电阻各种温度对应阻值见分度表23-1。
PT100R 允许通过的最大测量电流为5mA，由此产生的温升不大于0.3℃。
设计时PT100上通过电流不能大于5mA。
图2-1-1铂电阻的温度特性实验目的1．通过自行设计热电阻测温实验方案，加深对温度传感器工作原理的理解。
2．掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。
实验内容1．设计PT100 铂热电阻测温实验电路方案；2．测量PT100 的温度与电压关系，要求测温范围为：室温～65℃；温度测量精度：±2℃；输出电压≤4V，输出以电压V方式记录。
3．通过测量值进行误差分析。
实验步骤1、完成系统方案设计；实验方案初步设定为如下：图2-实验方案电路图电阻阻值计算：考虑图中电路，当铂电阻变化ΔR时，电桥电压：ΔU=E2−R3ER3+R0+ΔR0=EΔR02(R3+R0+ΔR0)，只有当R3取很大时才能保持线性。
故取R3为350欧姆，R1和R2以及电位器选用仪器上的变阻器，通过调整使节点1和节点2对应的电压差为零，这样当铂电阻受温度的影响发生变化时就会引起节点间的电压差，在实验时，考虑到差动放大器可以临时调节放大倍数，所以此处放大器只作为更进一步调节的备用元件。
Pt100铂电阻测温特性实验.
实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。
二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。
在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。
A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。
图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。
式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。
P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。
温度传感器实验报告
实验仪器：DH-SJ 型温度传感器实验装置，直流恒压恒流源，数字万用表，Pt100、热
电偶，NTC、PTC 温度传感器，保温杯，电烧杯，冰水混合物，电阻和导线若干。
实验数据表格
室温 12.4℃
Pt100 在 0℃下的显示值为-1.10℃，在 100℃下的显示值为 96.8℃
所以显示的每度为实际温度的 0.979℃,则实际开尔文温度为 T1=0.979*（T+种半导体电阻，有正温度系数和负温度系数两种，对温度的变化非常敏感， 本次实验中用 NTC 和 PTC 两种热敏电阻作为实验材料。
一定的温度范围内，半导体的电阻率 和温度 T 满足如下关系：
A1e B / T
式中 A1 和 B 是与材料物理性质有关的常数，T 为绝对温度。对于截面均匀的热敏电阻， 其阻值 RT 可用下式表示：
335.0
2.985 613.2 613.5 613.4 6.419
67
339.9
2.942 722.6 712.0 717.3 6.575
72
344.8
2.900 893.0 866.0 879.5 6.779
77
349.7
2.860 1171 1090 1130.5 7.030
82
354.6
2.820 1569 1410 1489.5 7.306
或半导体 A 和 B 焊接 起来，构成一个闭合回路， 当导体 A 和 B 的两个接 触点之间存在温差时，回 路内便产生电动势，这种 现象称为热电效应。热电
热电偶原理图
热电偶的引线示意图
偶就是利用这一效应来工作 的，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，能直接把非电学量温度转换成电学量。
温度传感器实验
IF Is exp(
qVF ) kT
(3.1)
其中 q 为电子电荷；k 为玻尔兹曼常数；T 为绝对温度；IS 为反向饱和电流，是一个和 PN 结材料的禁带宽度以及温度有关的系数，可以证明：
Is CT r exp(
qVg( 0 ) ) kT
(3.2)
其中 C 是与结面积、掺质浓度等有关的常数，r 也是常数（r 的数值取决于少数载流子迁 移率对温度的关系，通常取 r=3.4）；Vg(0)为绝对零度时 PN 结材料的带底和价带顶的电势 差。 将(3.2)式代入(3.1)式，两边取对数可得：
(3.6)
综上所述，在恒流供电条件下，PN 结的 VF 对 T 的依赖关系取决于线性项 V1，即正向压 降几乎随温度升高而线性下降，这就是 PN 结测温的理论依据。必须指出，上述结论仅适用 于杂质全部电离，本征激发可以忽略的温度区间（对于通常的硅二极管来说，温度范围约 50℃-150℃）。如果温度低于或高于上述范围时，由于杂质电离因子减小或本征载流子迅速 增加，VF-T 关系将产生新的非线性，这一现象说明 VF-T 的特性还随 PN 结的材料而异，对 于宽带材料（如 GaAs，Eg 为 1.43eV）的 PN 结，其高温端的线性区则宽；而材料杂质电 离能小（如 Insb）的 PN 结，则低温端的线性范围宽。对于给定的 PN 结，即使在杂质导电 和非本征激发温度范围内，其线性度亦随温度的高低而有所不同，这是非线性项 Vn1 引起的。 二、实验器材 DH-SJ 型温度传感器实验装置（见附录 2），直流恒压恒流源，数字万用表， PN 结 （引脚如图 3-1 所示），保温杯，电烧杯，冰水混合物，电阻和导线若干。
仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统 一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。我国从 1988 年 1 月 1 日起，热电偶和热电阻 全部按 IEC 国际标准生产，并指定 S、B、E、K、R、J、T 七种标准化热电偶为我国统一设计 型热电偶。在本实验的热电偶为铜-康铜热电偶，属于 T 型热电偶。其测温范围为－270～ 400℃；优点有：热电动势的直线性好；低温特性良好；再现性好；精度高等，但是(+)端的 铜易氧化。 二、实验器材 DH-SJ 型温度传感器实验装置（见附录 2），直流恒压恒流源，数字万用表，Pt100、 热电偶，保温杯，电烧杯，冰水混合物，电阻和导线若干。 三、课题任务与要求 1. 以 Pt100 作为标准测温器件来研究实验室中热电偶的温度特性曲线，温度范围控制在 室温到 100℃之间。 2. 计算热电偶的温差电系数，比较热电偶和热敏电阻在温度特性方面的区别。 3. 通过实验研究冷端的温度不为 0℃时对测温效果的影响和校准办法，可参考文献[1] 四、注意事项 同实验一 五、参考文献 [1] 唐亚明，徐保磊等. 新型 PTC 热电偶冷端补偿电路在物理实验中的应用[J]. 物理与工 程. 18(4):24-25, 2008.
实验四PT100铂电阻AD值-温度值转换算法
西华大学实验报告（理工类）电气信息学院专业实验中心实验室：6A-222 实验时间：2014年6月20日学生姓名学号成绩学生所在学院年级/专业/班课程名称智能仪器原理及设计课程代码6001439实验项目名称PT100铂电阻AD值-温度值转换算法项目代码4指导教师王胜项目学分一、实验目的：掌握PT100铂电阻温度转换特性；掌握PT100铂电阻的AD值-温度值转换算法；掌握PT100铂电阻的温度值-AD值转换算法；掌握定点数表示浮点数的方法。
二、实验原理：利用uVersion 2开发调试环境和“智能仪器”实验系统的CPU板，调试PT100铂电阻AD值-温度值转换算法。
三、实验设备、仪器：PC机和KEIL C uVersin2集成开发系统四、实验内容（含简略步骤、电路图）：1、打开uVersin 2开发编程环境和调试环境，COPY HELLO目录进行修改程序。
2、编译连接，单步执行指令。
按F10键就可单步执行语句。
3、观察“变量”窗口中各变量的变化，修改“变量”窗口中各变量。
4、改变编译选项产生汇编代码，读汇编代码绘制汇编语言的流程图。
5、在调试中观察修改memory 窗口，变量窗口，寄存器窗口的值。
6、编写将1个UNSIGNED INT 数据转换为温度值(UNSIGNED long 数据)的算法。
7、编写将1个温度值(UNSIGNED long 数据) 转换为1个UNSIGNED INT 数据的算法。
实验中的示例程序/*-------------------------------------------------------*/#include<reg52.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#define uchar unsigned charfloat ad1,wd1;uchar i,j;float adtowd(float ad);float wdtoad(float wd);void main(){////////////////////////////////////////////////Setup the serial port for 1200 baud at 16MHz.///////////////////////////////////////////////#ifndef MONITOR51SCON = 0x50; /* SCON: mode 1, 8-bit UART, enable rcvr */TMOD |= 0x20; /* TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload */PCON=0x80;TH1 = 221; /* TH1:221 reload value for 1200 baud @ 16MHz */TL1=221; /*247 9.6K baud for 33M*/TR1 = 1; /* TR1: timer 1 run */TI = 1; /* TI: set TI to send first char of UART */ #endif//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ad1=wdtoad(20);wd1=adtowd(ad1);printf ("ad1=%f,wd1=%f,delta=%f\n", ad1, wd1,20-wd1);wd1=adtowd(20000);ad1=wdtoad(wd1);printf ("wd1=%f,ad1=%f,delta=%f\n", wd1, ad1,20000-ad1);}float adtowd(float ad){float a0,a1,a2,result;a0= -2.428739e+02;a1= 1.088007e-02;a2= 2.578276e-08;result=a2*ad*ad+a1*ad+a0;return result;}float wdtoad(float wd){float a0,a1,a2,result;a2= -1.232421e-02;a1= 8.309998e+01;a0=2.126503e+04 ;result=a2*wd*wd+a1*wd+a0;return result;}五、实验过程记录(现象记录、数据、图表、计算等)六、实验结果分析及问题讨论七、参考文献：[1] 程德福林君智能仪器（第2版）机械工业出版社[2] 靳斌陈高燕智能仪器实验指导书西华大学电气信息学院实验指导教师签名：。
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实验三十Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的：在实验二十九的基础上了解P t100热电阻—电压转换方法及P t100热电阻测温特性与应用。
二、基本原理：利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(500℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷内构成，图30—1是铂热电阻的结构。
在0～500℃以内，它的电阻R t与温度t的关系为：R t=R o(1+At+Bt2)，式中： R o系温度为0℃时的电阻图30—1铂热电阻的结构值(本实验的铂电阻R o＝100Ω)。
A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示，如图30—2所示。
图30—2热电阻信号转换原理图图中△V=V1-V2；V1=［R3/(R3+R t)］V c；V2=［R4/(R4+R1+R W1)］V c；-V2=｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c；△V=V1所以Vo=K△V= K｛［R3/(R3+R t)］－［R4/(R4+R1+R W1)］｝V c。
式中R t随温度的变化而变化，其它参数都是常量，所以放大器的输出Vo与温度(R t)有一一对应关系，通过测量Vo可计算出R t：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。
P t100热电阻一般应用在冶金、化工行业及需要温度测量控制的设备上，适用于测量、控制＜600℃的温度。
本实验由于受到温度源及安全上的限制，所做的实验温度值＜160℃。
三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0～24V电源、±15V直流稳压电源、±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源；温度源、P t100热电阻二支(一支温度源控制用、另外一支温度特性实验)、温度传感器实验模板；压力传感器实验模板1位数显万用表（自备）。
(作为直流mV信号发生器)、42温度传感器实验模板简介：图30—3中的温度传感器实验模板是由三运放组成的测量放大电路、ａｂ传感器符号、传感器信号转换电路(电桥)及放大器工作电源引入插孔构成；其中RW1实验模板内部已调试好(RW1+R1=100Ω)，面板上的R W1已无效不起作用；R W2为放大器的增益电位器；R W3为放大器电平移动(调零)电位器；ａｂ传感器符号：< 接热电偶(Ｋ热电偶或Ｅ热电偶)；双圈符号接AD590集成温度传感器；R t接热电阻(P t100铂电阻或Cu50铜电阻)。
具体接线参照具体实验。
四、实验步骤1、温度传感器实验模板放大器调零：按图30—3示意接线。
将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的R W2(增益电位器)顺时针转到底，再调节R W3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为0(零位调好后R W3电位器旋钮位置不要改动)。
关闭主机箱电源。
图30—3温度传感器实验模板放大器调零接线示意图2、调节温度传感器实验模板放大器的增益K为10倍：利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益K。
按图30—4示意接线，检查接线无误后(尤其要注意实验模板的工作电源±15V)，合上主机箱电源开关，调节压力传感器实验模板上的R W2(调零电位器)，使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.020V(用主机箱电压表测量)；再将0.020V电压输入到温度传感器实验模板的放大器中，再调节温度传感器实验模板中的增益电位器R W2(小心：不要误碰调零电位器R W3)，使温度传感器实验模板放大器的输出电压为0.200V(增益调好后R W2电位器旋钮位置不要改动)。
关闭电源。
图30—4 调节温度实验模板放大器增益K接线示意图3、用万用表200欧姆档测量并记录P t100热电阻在室温时的电阻值(不要用手抓捏传感器测温端，放在桌面上)，三根引线中同色线为热电阻的一端，异色线为热电阻的另一端(用万用表油量估计误差较大，按理应该用惠斯顿电桥测量，实验是为了理解掌握原理，误差稍大点无所谓，不影响实验)。
4、P t100热电阻测量室温时的输出：撤去压力传感器实验模板。
将主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源调节到±2V档；电压表量程切换开关打到2V档。
再按图30—5示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关,待电压表显示不再上升处于稳定值时记录室温时温度传感器实验模板放大器的输出电压V o(电压表显示值)。
关闭电源。
图30—5 P t100热电阻测量室温时接线示意图5、保留图30—5的接线同时将实验传感器P t100铂热电阻插入温度源中，温度源的温度控制接线按图30—6示意接线。
将主机箱上的转速调节旋钮(0～24V)顺时针转到底(24V)，将调节器控制对象开关拨到R t.V i位置。
检查接线无误后合上主机箱电源，再合上调节器电源开关和温度源电源开关，将温度源调节控制在40℃(调节器参数的设置及使用和温度源的使用实验方法参阅实验二十九)，待电压表显示上升到平衡点时记录数据。
6、温度源的温度在40℃的基础上，可按Δt=10℃(温度源在40℃～160℃范围内)增加温度设定温度源温度值，待温度源温度动态平衡时读取主机箱电压表的显示值并填入表30。
图30—6 P t100铂电阻测温特性实验接线示意图表30 P t100热电阻测温实验数据t(℃) 室温 40 45 (160)V o(V) ……R t(Ω) ……7、表30中的R t数据值根据V o、V c值计算：Rt=R3［K(R1+R W1)V c-(R4+R1+R W1)V o］／［KV c R4+(R4+R1+R W1)V o］。
式中：Ｋ=10；R3=5000Ω；R4=5000Ω；R1+R W1=100Ω；V c =4V；V o为测量值。
将计算值填入表30中，画出t(℃)—R t(Ω)实验曲线并计算其非线性误差。
8、再根据以下附表1 的P t100热电阻与温度ｔ的对应表(P t100—ｔ国际标准分度值表)对照实验结果。
最后将调节器实验温度设置到40℃，待温度源回到40℃左右后实验结束。
关闭所有电源。
附表1：Pt100 铂电阻分度表(t—Rt对应值)o温度（℃）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9电阻值（Ω）0 100.00 100.40 100.79 101.19 101.59 101.98 102.38 102.78 103.17 103.5710 103.96 104.36 104.75 105.15 105.54 105.94 106.33 106.73 107.12 107.5220 107.91 108.31 108.70 109.10 109.49 109.88 110.28 110.67 111.07 111.4630 111.85 112.25 112.64 113.03 113.43 113.82 114.21 114.60 115.00 115.3940 115.78 116.17 116.57 116.96 117.35 117.74 118.13 118.52 118.91 119.3150 119.70 120.09 120.48 120.87 121.26 121.65 122.04 122.43 122.82 123.2160 123.60 123.99 124.38 124.77 125.16 125.55 125.94 126.33 126.72 127.1070 127.49 127.88 128.27 128.66 129.05 129.44 129.82 130.21 130.60 130.9980 131.37 131.76 132.15 132.54 132.92 133.31 133.70 134.08 134.47 134.8690 135.24 135.63 136.02 136.40 136.79 137.17 137.56 137.94 138.33 138.72 100 139.10 139.49 139.87 140.26 140.64 141.02 141.41 141.79 142.18 142.66 110 142.95 143.33 143.71 144.10 144.48 144.86 145.25 145.63 146.10 146.40 120 146.78 147.16 147.55 147.93 148.31 148.69 149.07 149.46 149.84 150.22 130 150.60 150.98 151.37 151.75 152.13 152.51 152.89 153.27 153.65 154.03 140 154.41 154.79 155.17 155.55 155.93 156.31 156.69 157.07 157.45 157.83 150 158.21 158.59 158.97 159.35 159.73 160.11 160.49 160.86 161.24 161.62 160 162.00 162.38 162.76 163.13 163.51 163.89五、思考题：实验误差有哪些因素造成？请验证一下：Rt计算公式中的R3、R4、R1+R W1(它们的阻值在不接线的情况下用421位数显万用表测量)、V c用实际测量值代入计算是否会减小误差？。