打印版热敏电阻改装成温度计
用NTC热敏电阻设计制作体温计
西北工业大学设计性基础物理实验报告班级：11051401 姓名：日期： 2016.05.13用NTC热敏电阻设计制作体温计一、实验目的1、测定NTC热敏电阻与温度的关系；2、设计制作一个数字体温计（温度范围35-42℃）二、实验仪器（名称、型号及参数）NTC热敏电阻可调直流稳压电源（0-5V）数字万用表单刀双掷开关导线FD-WTC-D型恒温控制装置 2X-21型电阻箱2个三、实验原理NTC负温度系数是一种利用半导体材料制成的体积小巧的电阻，为避免热敏电阻自身发热所带来的影响，流过热敏电阻的电流不能超过300微安。
由于热敏电阻随温度变化比金属电阻要灵敏得多，因此被广泛用于温度测量，温度控制以及电路中温度补偿、时间延迟等。
为了研究热敏电阻的电阻温度特性，常用电路如图1所示：R t=（R1/U1）*U t四、实验内容与方法1.测量不同温度t下NTC热敏电阻的阻值R（1）设计实验方案，画出实验电路图如图1，不断改变环境温度t，利用公式R t=（R1/U1）*U t计算出不同温度t下NTC的阻值。
（2）列表记录数据，用最小二乘法求出R与1/t之间的关系2.设计数字体温计如图2电路图所示，根据第一问中得到的R与1/t之间的关系，取35℃与42℃为边界，联立解出R1和R2。
计算各元件的数值，使数字电压表的mV示数即为温度示数。
根据设计的电路图搭建数字温度计，进行调试：（1）测量不同温度时，数字体温计的电压示数，并绘制校准曲线；（2）根据校准曲线，对设计的电路进行改进，使误差不超过1℃。
五、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程）不同温度下的NTC阻值数据记录表格（R1=10000Ω U=4.77V）经过线性拟合b=451269.94 a=-7586.20 r=0.9487所以回归方程为：R=451269.94*1/t-7586.20当T=35和42时，解方程组4770R2/(R1+R2+R t)=35 解R1=8126.7.2Ω4770R2/(R1+R2+R t)=42 得R2=99.21Ω调整R2，获得较为准确的体温计（此时R1=8126.7Ω R2=117.2Ω）校准后误差在0.1摄氏度以内。
(完整版)基于热敏电阻的数字温度计
基于热敏电阻的数字温度计专业班级：机械1108组内成员：罗良李登宇李海先指导老师：**日期： 2014年6月12日1概述随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。
随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。
目前温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下几种方法：1)利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2)利用热电效应技术制成的温度检测元件3)利用热阻效应技术制成的温度计4)利用热辐射原理制成的高温计5)利用声学原理进行温度测量本系统的温度测量采用的就是热阻效应。
温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。
将输出的微弱电压信号放大，将放大后的信号输入AD转换芯片，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
2设计方案2.1设计目的利用51单片机及热敏电阻设计一个温度采集系统，通过学过的单片机和数字电路及面向对象编程等课程的知识设计。
要求的功能是能通过串口将采集的数据在显示窗口显示，采集的温度达一定的精度2.2设计要求使用热敏电阻类的温度传感器件利用其温感效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来。
3系统的设计及实现3.1系统模块3.1.1 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
用NTC热敏电阻设计制作体温计
用NTC热敏电阻设计制作体温计设计制作体温计需要以下步骤：1.了解NTC热敏电阻的原理和特性：NTC热敏电阻是一种随温度变化而变化阻值的电阻器件。
随着温度升高，NTC热敏电阻的阻值会逐渐减小。
这种特性可以用来测量温度。
2.确定设计参数：首先，确定设计的温度范围。
然后，选择合适的NTC热敏电阻，其阻值应在所选温度范围内变化适当。
一般来说，常见的NTC热敏电阻有10K欧姆和100K欧姆等。
3.进行电路设计：根据所选的NTC热敏电阻和测量范围，设计一个合适的电路。
一种简单的电路方案是将NTC热敏电阻与一个固定的电阻器组成一个电压分压电路，并将其输出连接到一个模拟电压输入引脚。
好的设计应该考虑到温度的准确性、响应速度和电路可靠性等方面。
4.制作电路原型：根据设计的电路图，制作一个原型电路板。
可以使用普通的白板、面包板或PCB进行制作。
在制作过程中，要确保电路连接正确且紧凑。
5.进行实验验证：将体温计放入不同温度下进行测试，并记录每个温度下的电压输出。
校准温度和电压之间的关系。
为了提高准确性，可以使用一个标准温度测量设备进行参考。
6.编写程序：根据电路输出的电压值和预先校准的数据，编写一个程序来计算和显示温度值。
可以使用微控制器或单片机等进行编程。
7.制作外壳和显示：将电路和显示装置封装在一个合适的外壳中，使其便于使用。
可以选择液晶显示器、数码管或LED等显示温度值。
总结：设计制作体温计需要了解NTC热敏电阻的原理和特性，确定设计参数，进行电路设计，制作电路原型，实验验证，编写程序以及制作外壳和显示。
通过这个过程，就可以设计制作出一个简单但准确的体温计。
温度计的设计与制作
温度计的设计与制作秦颖;刘柯;刘旭阳;李会杏;王茂仁;赵纪军【摘要】选用了成本低、体积小的MF52型NTC陶瓷热敏电阻作为感温元件,利用九孔电路板作为实验底板,组装元器件便于更换的线性温度计.介绍了非平衡电桥测温原理、提出了测温元件的选择方法、给出了温度计参数设计实例、并完成了仪器的安装和实验验证.在测温范围20～70℃内,通过合理的参数设计,使得微安表的示数近似与温度成线性关系,因此可以作为电子温度计使用.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】3页(P101-103)【关键词】非平衡电桥;热敏电阻;温度计【作者】秦颖;刘柯;刘旭阳;李会杏;王茂仁;赵纪军【作者单位】大连理工大学,辽宁大连 116024;大连理工大学,辽宁大连 116024;大连理工大学,辽宁大连 116024;大连理工大学,辽宁大连 116024;大连理工大学,辽宁大连 116024;大连理工大学,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】O4-33利用热敏元件的温度特性和非平衡电桥的原理来设计一个简单实用的温度计，在大学物理实验教学中作为一个设计性实验，对培养学生的创新思维具有很重要的作用。
热敏元件通常有二极管、热敏电阻以及其他各种温度传感器等。
负温度系数热敏电阻相比于其他大部分热敏元件，在温度测量领域应用较广，具有用料省、成本低、体积小、结构简单等优点，可以简便灵活地测量微小温度的变化。
本设计性实验选择负温度系数热敏电阻，所选材料的测温范围20～90 ℃，方便实验教学。
1 实验原理非平衡电桥测温原理如图1所示，R1、R2、R3为可调电阻，Rt为热敏元件。
当R1、R2、R3和Rt选择适当，可以使电桥达到平衡，此时微安表头无电流通过，指示为零。
若环境温度使热敏材料Rt的阻值发生变化，则微安表头中就会有电流通过，此时电桥处于非平衡状态，即微安表头的读数与热敏材料的阻值相关。
这样，就可以用微安表头的读数来表征热敏材料所处环境的温度变化。
热敏电阻数字温度计及设计与制作
热敏电阻数字温度计及设计与制作一、热敏电阻介绍热敏电阻（Thermistor）是一种特殊类型的电阻元件，也被称为温度传感器或温度电阻。
它由原材料包括硅、聚苯乙烯等制成，一般构成为由特殊陶瓷物质制成的金属杆支撑的微型电阻片，它的电阻值会随温度的变化而发生量级的变化，应用范围广泛，同时也具有非线性特性。
二、原理介绍热敏电阻可以因温度的变化而改变其电阻值，电路中施加的电压，将发生变化的电阻作用的电流，其特性一般是冷端温度为25°C时，电阻值最小，随着温度的增加，电阻值也增加。
热敏电阻具有很强的非线性特性，温度噪声小，因而对温度测量后级电路要求较低，这种特性使热敏电阻更加容易把输入的温度信号转变为数字信号。
三、数字温度计的介绍数字温度计（Digital Thermometer）是一种使用热敏电阻来测量温度的设备，可以检测温度并以数字方式显示温度变化，常用于家用、工业和其它科学测量等领域。
数字温度计利用热敏电阻这种特性，可以把温度信号变换为数字信号，然后再在显示分辨率与可调量程内显示出来。
要设计并制作一台数字温度计，需要用到热敏电阻、运算放大器、A/D转换器、晶体管、多路复用器和显示器等元件。
（1）热敏电阻。
用来检测温度变化，通过将温度变化映射成电阻变化。
（2）运算放大器。
它将检测到的电阻变化信号发送至A/D转换器，用以进一步进行信号转换处理，从而获取准确的温度数值。
（5）多路复用器。
它用来将晶体管处理出的信号发送至显示器，并选择正确的显示模式，以便正确显示温度数值。
五、结论热敏电阻及其特性使其能够非常精确地测量、检测温度变化。
数字温度计设计与制作主要使用热敏电阻以及相关电路元件，它可以把温度信号变换为数字信号，从而在对精度进行严格控制的情况下，准确地显示出温度信息。
利用型热敏电阻设计温度计
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三、实验原理
热敏电阻的阻值具有随温度变化而变化的性质
我们可以将热敏电阻作为一个感温原件以阻值的变化来体现环境温度的变化。但是阻值的 变化量以直接测量的方式获得可能存在较大的误差，因此要将其转化为一个对外部条件变 化更加敏感的物理量；本实验中选择的是电流，通过电桥可以将电阻阻值的变化转化为电 流（电压）的变化
为了减小温度测量误差，需要对NTC热敏电阻进行温度补偿。一种常见的温度补偿方法是使用一个电阻网 络和一个稳定的电源电压，通过改变电阻网络中的电阻值来补偿NTC热敏电阻的电阻-温度特性
具体原理为：在NTC热敏电阻电路中，将NTC热敏电阻与一个固定的电阻串联，并以稳定的电源电压为电 路供电。当电路中有电流通过时，根据欧姆定律，电阻越大，电流越小。通过改变串联电阻的取值，可 以调整整个电路的总电阻值，从而得到所需要的电流值
PART 4
四、实验步骤
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四、实验步骤
测出所选择的热敏电阻Rt-t曲线（或由实验室给出） 将NTC热敏电阻和一个固定电阻串联进电路中，在基准温度下， 使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻的电阻值，并记录下 来 在其他温度下，同样使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻 的电阻值，然后使用串联电阻网络调整整个电路的总电阻值 使电流值保持在基准温度时的电流值，这样就实现了温度补偿， 使得NTC热敏电阻在不同温度下表现出稳定的电阻值 总之，NTC热敏电阻温度补偿原理是通过改变串联电阻的取值， 调整整个电路的总电阻值，使得NT样可以减小温度测量误差，提高测量精度
2.了解电阻的温度特性和伏安 特性
4.提高设计、创新能力
PART 2
二、实验仪器
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二、实验仪器
实验所需仪器
DHT-2型热学实验仪、NTC热敏电阻、直流稳压电源（电压调节范围0-30V两路输出） 、电阻箱（阻值调节范围0-99999.9Ω、额定功率0.25W）、微安表、万用表、导线
用热敏电阻改装温度计的设计方案 广东第二师范学院
数据处理
原始数据：(用Excel进行数据记录和整理)
化作春风守护你
数据处理
数据处理
本设计使用软件Matlab 绘制R-T曲线，运用 最小二乘法进行曲线拟合。 最小二乘法（又称最小平方法）是一种数 学优化技术。 它通过最小化误差的平方和寻找数据的最 佳函数匹配。 利用最小二乘法可以简便地求得未知的数 据，并使得这些求得的数据与实际数据之 间误差的平方和为最小 。
确定校正曲线
相对误差分析
现以两次实验数据验证本设计的精确度。
相对误差1= |(T标-T实)|/ T标= (4342.7)/43= 0.698% 相对误差2=|(T标-T实)|/ T标= (69.3-69)/69= 0.435%
改进空间
1使用刻度更加准确的水银温度计，水银温度计达 到0.1℃的定标值，更加准确。 2 采用DS18B20数字温度传感器作为检测单元， 测温范围 －55℃～+125℃，固有测温误差精确到 0.5℃。 3 采用可编程器件，如CPLD，FPGA或者微处理 器芯片，如STC89C51单片机作为中央处理器， LCD或LED作为可视化数据输出单元，可同步、 直观地显示出当前液体温度值。
测温原理简介
热敏电阻原理 热敏电阻具有负的电阻温度系数的元件，电阻值 随温度的升高而下降，这是因为热敏电阻有半导 体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随温 度的升高增加的很快，导电能力很快增强，虽然 原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。但这样作 用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导 电性能的作用，所以温度上升会使电阻下降。 这样我们就可以测量电桥平衡时通过桥路的电流 大小来表征温度的高低。
设计目标
用热敏电阻改装的温度计， 准确测量0℃～ 100℃液体的 实时温度。
用热敏电阻改装温度计
用热敏电阻改装温度计
那么如何使用热敏电阻来制作温度计呢？下面我们就来简单介绍一下。
1.选择合适的热敏电阻
选择热敏电阻时，需要根据所需的测量精度、测量范围和使用环境等因素来确定，一般来说，热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，因此，需要选择符合测量温度范围的热敏电阻。
2.设计电路
制作热敏电阻温度计时，需要将热敏电阻连接到电路中，一般使用电桥电路来实现温度的测量，这种电路可以通过测量电桥的输出电压来获取热敏电阻的阻值变化，从而计算出温度的值。
另外，为了减小电桥的温漂，可以使用一个参考电阻来对热敏电阻进行校准，使得输出电压更加稳定。
3.制作电路板
将电路设计好之后，需要将电路制作到电路板上，然后进行焊接和组装，注意确认焊接的质量和接触情况，避免出现虚焊、短路等问题。
4.调试和测试
在制作完成后，需要进行调试和测试，将温度变化范围内的温度进行测量，并记录输出的电压和计算出的温度值，进行精度和稳定性的测试，并进行调整。
总之，使用热敏电阻改装温度计，需要对热敏电阻、电路设计、制作和调试等方面有一定的技术基础，只有这样才能保证制作出高精度、高质量的温度计。
热敏电阻改装温度计实验原理
热敏电阻改装温度计实验原理一、热敏电阻特性热敏电阻是一种半导体材料，其电阻值随温度变化而显著变化。
与其他电阻不同，热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
这种特性使得热敏电阻在测量温度时具有快速响应和良好的线性关系。
二、温度与电阻关系热敏电阻的电阻值与温度之间存在一定的函数关系。
通常，热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
在实际应用中，我们可以通过测量热敏电阻的电阻值来确定温度。
三、电压与温度关系热敏电阻工作时，其两端所加的电压也会影响其电阻值。
因此，我们可以通过调整电压来控制热敏电阻的温度，从而实现温度测量。
四、热敏电阻选择在改装温度计时，选择合适的热敏电阻非常重要。
选择时要考虑其测温范围、灵敏度、稳定性和可靠性等因素。
一般来说，常用的热敏电阻有负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）两种类型。
NTC型热敏电阻随温度的升高而降低，适用于测温范围较广的场合；而PTC型热敏电阻在某一温度点后随温度的升高而升高，适用于过热保护等场合。
五、电阻测量方法测量热敏电阻的电阻值时，我们通常采用惠斯通电桥法或伏安法等电路来测量。
其中，惠斯通电桥法是一种常用的测量方法，它通过调节电桥平衡来确定电阻值。
伏安法则通过测量电流和电压来确定电阻值。
六、温度读数装置为了将热敏电阻改装成温度计，我们还需要设计一个能够将电阻值转换为温度值的读数装置。
这个装置可以采用电位器、AD转换器等器件来实现。
通过调整电位器的阻值，将热敏电阻的电压信号转换为对应的温度值，然后通过显示器件进行显示。
七、实验操作流程选择合适的热敏电阻，并根据要求连接电路。
将热敏电阻连接到惠斯通电桥中，调节电桥平衡并测量热敏电阻的阻值。
将测量得到的电阻值输入到温度读数装置中，调整电位器使温度值与实际值相符。
记录实验数据并分析误差来源。
用热敏电阻制作温度计实验原理
用热敏电阻制作温度计实验原理前边的实验描述了定容空气温度计的简单操作，本实验将空气温度计作为简单的标准温度计，用于校准制成的热敏电阻温度计，目的是在实验室里学习测量温度的理论。
下式给出了温度（单位为℃）的定义：其中，f为定义温度时描述温度材料性能的参数值。
f0是冰点时该参数之值，f100是沸点时的值。
当外部压强不变时，对于气体温度计，上式就成为其中，h是图16／2中（h2－h1）的值，式中h的下标表示温度。
如果已测定了等式右边所有的量，就能计算气体温度计的温度θg。
如果热敏电阻的阻值在冰水中为R0，在沸水中为R100，在θt时为R，按上述的普遍方程式，这只热敏电阻温度计标度的温度表达式为本实验将在同一时刻用定容式空气温度计和热敏电阻温度计测量同一容器内的水温，测得θg和θt，并作出它们的关系图象。
用热敏电阻制作温度计仪器带搅拌器的大水槽、或能够保持在各种恒定温度的水套；0－100℃的温度计；热敏电阻，用软木塞把它固定在干燥的玻璃管内，为便于连接到桥式电路中，热敏电阻的引线要焊接到一对长约1m的花线上。
实验步骤将热敏电阻温度计作为未知电阻接入桥式电路，用变阻箱作为电路的标准电阻。
把装着热敏电阻的玻璃管放入盛水的烧杯里，杯中的水用于控制定容空气温度计的球形容器的温度。
半导体热敏电阻温度计的电阻较低，接入桥式电路将通过相当大的电流，这会引起实际温度的变化。
因此，用电桥测量它的电阻值时，应迅速找出平衡点、缩短测量时间。
在烧杯里定容空气温度计球形容器的周围装满冰水混合物。
在达到热平衡时，取得所需要的观测数据，并测定（i）热敏电阻温度计的电阻；（ii）球形容器里空气的压强——参看后面的观测数据表格。
用冷水取代冰水，达到热平衡时记录第二组数据。
将水温升高15℃或10℃，重复上述操作并记录观测数据。
因为水银温度计和气体温度计的读数很接近，可以用一支水银温度计来粗略地判断温度上升的间隔。
而在分析及标定热效电阻温度计的度数时并不引用水银温度计的读数，所以不会使本实验所依据的原理（即标定度数所依据式子）失效。
热敏电阻温度计的原理
热敏电阻温度计的原理热敏电阻温度计是一种常见的温度测量装置，它利用热敏电阻的温度特性来实现温度的测量。
热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而发生变化，利用这个特性可以将温度转化为电阻值，从而实现温度的测量。
热敏电阻是一种特殊的电阻器件，它的电阻值会随着温度的升高或降低而发生变化。
具体来说，热敏电阻的电阻值会随着温度的升高而增大，反之则减小。
这是因为热敏电阻的电阻材料具有一定的温度敏感性，随着温度的变化，电阻材料内部的电子运动状态发生改变，导致电阻值的变化。
热敏电阻温度计的工作原理可以简单地描述为：通过将热敏电阻与一个电路连接，当电流通过热敏电阻时，电流会产生一定的热量。
这个热量会使热敏电阻的温度升高，进而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，就可以得知温度的变化。
具体的工作原理可以通过以下步骤来解释：首先，将热敏电阻与一个恒定电流源相连接，使电流通过热敏电阻。
然后，测量电阻两端的电压，根据欧姆定律可以得到电阻的电阻值。
由于热敏电阻的电阻值与温度呈线性关系，因此可以通过测量电阻的电阻值来确定温度的变化。
需要注意的是，热敏电阻温度计的准确性和稳定性受到一些因素的影响。
首先，热敏电阻材料的特性会随着时间的推移而发生变化，因此需要定期校准。
其次，热敏电阻的响应时间较长，不能实时地反映温度的变化。
此外，热敏电阻对温度的变化敏感程度有限，对于较小的温度变化可能无法准确测量。
尽管存在一些限制，热敏电阻温度计仍然具有一定的优势。
首先，它的制造成本较低，体积小，适用于各种场合。
其次，热敏电阻的响应速度相对较慢，有助于稳定温度的测量。
此外，热敏电阻温度计可以通过调整电路参数或使用特殊的热敏电阻材料来满足不同的测量要求。
热敏电阻温度计通过利用热敏电阻的温度特性来实现温度的测量。
它的工作原理简单，成本低廉，但在准确性和响应速度方面存在一定的限制。
热敏电阻温度计在各种领域中得到广泛应用，例如家用电器、工业自动化等。
随着科技的发展，热敏电阻温度计的性能和应用范围将进一步提升，为温度测量提供更加可靠和精确的解决方案。
热敏电阻数字温度计及设计与制作
评分：大学物理实验设计性实验实《用热敏电阻改装温度计》实验提要设计要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等实验所改装的温度计的要求（1）要求测量范围在40℃~80℃。
（2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。
（3）改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值），绘制出校正曲线。
提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。
提交整体设计方案，要求电子版。
用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。
思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度？用热敏电阻改装温度计实验目的：1．了解热敏电阻的特性；2．掌握用热敏电阻测量温度的基本原理和方法；3．进一步掌握惠斯通电桥的原理及应用。
实验仪器：惠斯通电桥，电阻箱，热敏电阻，水银温度计，滑动变阻器，微安表，加热电炉，烧杯等实验原理：1．惠斯通电桥原理惠斯通电桥原理电路图如图1所示。
当电桥平衡时，B，D之间的电势相等，桥路电流I＝0，B,D之间相当于开路，则U B=U D;I1=I x,I2=I0;于是I1R1=I2R2,I1R X=I2R0 由此得R1/R X=R2/R0或R X=R0R1/R2 （1）（1）式即为惠斯通电桥的平衡条件，也是用来测量电阻的原理公式。
欲求R X，调节电桥平衡后，只要知道R1,R2,R0的阻值，即可由(1)式求得其阻值。
2.热敏电阻温度计原理热敏电阻是具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随温度的升高增加的很快，导电能力很快增强，虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。
打印版 热敏电阻改装成温度计资料讲解
打印版热敏电阻改装成温度计评分：大学物理实验设计性实验实 验 报 告实验题目：热敏电阻改装温度计**学院 物理系 大学物理实验室2010年12实验日期：月10 日实验6 《用热敏电阻改装温度计》实验提要实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。
不同于导体的阻值——温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高，阻值降低。
产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。
热敏班 级：姓 名：学号：指导教师：电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。
可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。
用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为40℃~90℃的半导体温度计。
《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。
)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等实验所改装的温度计的要求（1）要求测量范围在40℃~80℃。
（2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。
基于热敏电阻的温度计设计
Hefei University温度计设计报告基于热敏电阻的温度计设计引言热敏电阻是一种敏感元件，其特点是电阻随温度的变化而显著变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化，也就是说能将温度信号转化为电信号，从而实现了非电量的测量。
热敏电阻一般是用半导体材料制成的温度系数范围约为：（－0.003~＋0.6）／℃。
热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成PTC热敏电阻和NTC热敏电阻两类。
NTC热敏电阻是以锰、钴、镍铜和铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制成。
这些金属氧化物都具有半导体性质。
近年来还有用单晶半导体如碳化硅等材料制成的（国产型号 MF91~MF96）负温度系数热敏电阻器。
NTC热敏电阻做为温度传感器具有体积小，结构简单，灵敏度高，并且本身阻值大，一般在102~105之间，不需要考虑引线长度带来的误差，易于实现远距离测量和控制。
NTC热敏电阻的测温范围较宽，特别适用于－100~300℃之间的温度测量。
NTC热敏电阻在工作温度范围内，其阻值随温度增加而显著减小，大多用于测温和控温，可以制成流量计和功率等。
一、 实验原理1、负温度系数热敏电阻的温度特性统计理论指出，热敏电阻的电阻值与温度的关系为：Rt = A ·exp B ／T ，其中A 、B —半导体有关的常熟（理论分析和实验结果表明，B 值随温度略有变化，但在一般工作温度范围内近似为常数；B 值越大，阻值随温度的变化越大）; T 表示热力学温度。
t 表示摄氏温度，且T ＝273.15＋t ；Rt —在摄氏温度为t 时的电阻值，随温度上升，其电阻值呈指数关系下降（如图一）。
图1 负温度系数热敏电阻的温度特性 图2 非平衡电桥 图3 热敏电阻温度计的温度与电流特性T2、非平衡电桥电桥是一种用比较法进行测量的仪器。
所谓非平衡电桥，是指在测量过程中电桥是不平衡的。
桥路上的电流不为零，桥路上的电路的大小与电源电压，桥臂电阻有关。
利用非平衡电桥进行测量时，应具体选定，除待测电阻外其他电阻的阻值以及电源电压，这样待测电阻Rt与桥路上的电流Ig 就有唯一对应的关系，确定Rt-Ig的关系的过程，即为非平衡电桥的定标。
自制温度计的原理
自制温度计的原理
1 原理
自制温度计的原理非常简单，它是根据物体的温度来变换热敏电阻的导通率，从而形成阻值变化，用来测量温度值。
热敏电阻（热电阻）是一种特殊的电阻，遇热会改变热敏电阻路径上的电阻值，并根据物体表面的温度变化而变化，因此，由于把热敏电阻放在温度计带电路中，就可以测量出物体表面的温度值，从而完成自制温度计的功能。
2 组成部分
自制温度计的组成部分主要有三个，即热敏电阻、放大器和显示器。
热敏电阻是温度计的核心部件，当热敏电阻热散发的时候，它的电阻值会随之改变；放大器主要用于放大热敏电阻的敏感信号；显示器是将放大后的数字可视化，便于人类观察到温度数值。
3 安装步骤
1. 为安装温度计准备必要的材料，包括模仿图案、热敏电阻、显示器、放大器等部件；
2. 热敏电阻连接放大器，然后连接模仿图案，最后连接显示器；
3. 将热敏电阻放置在需要测量的物体表面即可。
4 小结
自制温度计的原理很简单，是根据物体温度来变换温度计里面热敏电阻的导通率，形成电阻变化，然后将数字放大并显示出来，从而达到测量温度的作用。
它只需要准备一些普通材料和模仿图案，即可完成温度计的拼装安装。
改装温度计
调节电阻箱R2、R3，使R2＝R3，R1的值等于测温范围内最低温度（40℃）时热敏电阻的阻值。
电阻箱R4是校正满偏电流用的。
取R4值等于测温范围内最高温度（80℃）时热敏电阻的阻值。
测量时首先把S2接在R4端，改变滑动变阻器W的阻值，使微安表指示满刻度，然后再把S2接在R T端，如果被测温度为40℃时，则R T＝R1，电桥平衡，微安表指示为零。
温度越高，R T值越小，电桥越不平衡，通过微安表的电流也就越大。
所以，反过来我们也可以用通过微安表的电流大小来表示被测物体温度的高低。
功率对热敏电阻的影响：给热敏电阻通电，它就消耗功率而发热，所以，每种负温度系数热敏电阻都有一个可以忽略自身升温的最大额定功率，为了消除内热效应影响，一般半导体热敏电阻允许通过最大电流I m＜0.4。
本实验所用的是负温度系数半导体热敏电阻，其阻值范围在0.1 ~ 10kΩ，如图1—5所示。
图1—5 负温度系数半导体热敏电阻图1—6 测量热敏电阻的电阻——温度特性实验电路图实验步骤1．热敏电阻的电阻——温度特性的测定（1）把上述热敏电阻接到如图1-6所示的电桥臂中，即热敏电阻R x，选择倍率为1,而R3相当于电桥比较臂的电阻箱。
（2）电源选择U=3V，用导线通过开关连接到电桥面板的外接电源接线柱B 上，注意“+”、“—”极性，滑动变阻器滑片调到最左端。
（3）往量热器水杯里加入适量的清水，把热敏电阻和温度计浸入到水中的同一深度，不要接触到电热丝。
（4）闭合量热器开关，一般将电流调到2A左右（视当时温度计升温快慢情况而定，升温快慢要适当），加热清水，待水银温度计的温度接近要测量的温度值时（如40℃时，应在38℃或39℃时）闭合开关K，适当向右调节滑动变阻器滑片，操作B、G开关，调节电阻箱R3，同时轻轻晃动几下量热器使水受热均匀。
（5）接通电路时，应先合B，后合G；断开电路时，应先断G，后断B；开关B应短时间接通，若检流计指针偏向“+”，则R3需加大，反之要减小。
用热敏电阻改装温度计.(DOC)
用热敏电阻改装温度计.(DOC)热敏电阻是一种精密测量温度的元件，因其结构简单、测量稳定，已经广泛应用于各种领域中。
本文将介绍如何利用热敏电阻改装温度计。
一、热敏电阻测温原理热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，因此可以利用热敏电阻的电阻变化来测量温度。
当热敏电阻发生温度变化时，其电阻值的变化量可以通过电桥法来测量。
一般而言，电桥法的测量精度高、测量稳定性好，适用于各种温度测量场合。
二、改装温度计的步骤1.选取合适的热敏电阻首先需要根据所需测量的温度范围和精度要求选取合适的热敏电阻。
通常情况下，热敏电阻的电阻值变化率与温度呈线性关系，因此可以考虑选取具有稳定的特性曲线的热敏电阻。
2.确定电路连接方式接下来需要确定电路的连接方式，一般而言，热敏电阻需要通过电桥法来进行测量。
电桥法中，热敏电阻和标准电阻两者串联在同一电路中，可形成电桥电路，使电桥平衡时的电压差即为热敏电阻的电阻值变化。
3.设计电路图在确定电路连接方式后，就需要设计相应的电路图。
一般而言，电路图包括电源、热敏电阻、标准电阻和电桥等部分，需要合理分配电路元件的位置和连接方式。
4.安装电路元件安装电路元件是电路组装的重要步骤之一。
在安装过程中，需要注意不同元件的连接方式、不同元件之间的间距、位置等因素。
5.测试电路安装完成后，需要进行电路测试。
可用信号发生器产生一定频率的信号，通过闸流器将信号输入电路中，并测量电路的输出波形，进而得出电路的频率特性、灵敏度等参数，以检验电路的工作状态。
1.改装成本较低与传统的温度计相比，利用热敏电阻改装温度计的成本较低。
因为热敏电阻的制造成本较低，且更便于集成和组装。
2.测量精度更高热敏电阻提供更高的测量精度和性价比，可应用于各种领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备、航空航天等领域中。
3.使用寿命长热敏电阻的使用寿命长，基本上不会因使用寿命到期而失效。
同时，可以通过热敏电阻结构的优化来提高其使用寿命。
四、总结热敏电阻是一种常见的温度测量元件，具有测量精度高、测量稳定等优势。
热敏电阻指针式温度计制作 童柯臻
+ 实验原理
+ 热敏电阻随温度变化而变化，从而改变电路中的 电流，使指针偏转程度不同，通过合理的定标和 表头的刻度来显示温度
+ 实验材料
+ 热敏电阻，电线若干，电路主板，变阻器，电阻， 电容器，二极管，表头（指针，游丝），变压器 及电烙铁等实验工具+ 实验电路图如下
+ 1.将插头尾端剪去，用万用表检测哪一条是地线，然后将火线 和零线接于变压器红色端，完成后可以将220V电压转化为7.5V 实验电压。
+ 2.按照电路图将实验元器件用电烙铁焊接于线路板上。 + 3.制作表头。将游丝焊接于指针两侧，用镊子将游丝安置于指
针一端突起上，游丝上下两应方向相反，安装于磁铁上。完成 后检验指针转动是否灵活，能否回到初始位置，进行调整。 + 4.将两个变阻器和热敏电阻接入线路中，先用变阻箱确定量程 大约为30℃—60℃，将变阻器的电阻用万用表测定，202的变阻 器调整为1000欧，101的变阻器调整为100欧。 + 5.定容，将热敏电阻置于温水中，调节水温，根据温度计的示 数来在表盘上刻画相应的刻度。
+谢谢
+ 2014.9.12
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评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：热敏电阻改装温度计班级：姓名：学号：指导教师：**学院物理系大学物理实验室实验日期：2010年12 月10 日实验6 《用热敏电阻改装温度计》实验提要实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。
不同于导体的阻值——温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高，阻值降低。
产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。
热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。
可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。
用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温围为40℃~90℃的半导体温度计。
《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案，容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验容和步骤。
)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等实验所改装的温度计的要求（1）要求测量围在40℃~80℃。
（2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。
（3）改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值），绘制出校正曲线。
评分参考(10分)⑴正确写出实验原理和计算公式，2分。
⑵正确的写出测量方法，1分。
⑶写出实验容及步骤，1分。
⑷正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。
⑸正确的测量数据，1.5分。
⑹写出完整的实验报告，2.5分。
(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分；整体结构，1分)学时分配实验验收，4学时，在实验室完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。
提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周完成实验整体设计方案并提交。
提交整体设计方案，要求电子版。
用电子发送到指导教师的电子里。
思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度？用热敏电阻改温度计.实验目的：1．了解热敏电阻的温度特性。
2．了解非平衡电桥在非电量测量中的应用。
3．设计以热敏电阻温度计算进行定标。
4．绘制出热敏电阻的电阻温度特性曲线。
实验仪器：惠斯通电桥，热敏电阻，水银温度计，水槽，烧杯等。
实验原理：1．惠斯通电桥测量原理图1是惠斯通电桥的原理图。
四个电阻R0、R1、R2、Rx 连成四边形，称为电桥的四个臂。
四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。
E 为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V 之间调节。
R 保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。
限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。
电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。
当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流≠g I ，检流计的指针发生偏转；当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流=g I ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。
因此电桥处于平衡状态时有：0=g IDBCB ADAC U U U U ==R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R = 于是210R R R R x =即102R R R R x =。
此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。
这就是电桥的平衡条件。
根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为0021KR R R R R x ==（1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，xR 为待测臂，R 为比较臂，R 作为比较的标准，实验室常用电阻箱。
由(1)式可以看出，待测电阻xR 由比率值K 和标准电阻R 决定，比值K 可以作成10n ，这是成品电桥常用的方法。
检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。
2．热敏电阻的基本特性：热敏电阻的基本特性是温度与电阻的变化关系。
由于热敏电阻是由半导体材料制成的，其中的载流子数目是随着温度的升高按指数规律迅速增加的。
载流子数目越多，导电能力越强，其电阻率也就越小，因此热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小。
这和金属中的自由电子的导电机制恰好相反，金属中的电阻值是随着温度的上升而缓慢增大的。
特性如图2:3．右图为装置图：4．非平衡电桥在非电量测量：热敏电阻Rt 在惠斯通电桥的一个桥臂上，接通电源后，在某一参考温度下（如40℃）调节电桥平衡，固定桥臂电阻不变，当温度变化时，由于热敏电阻Rt 电阻值的变化，检流计也随温度的变化而变化（即定标曲线）。
即制成一只热敏电阻温度计。
5.热敏电阻的温度设计与定标:设计：实验装置如图1，热敏电阻与温度计缚在一起(注意：热敏电阻与温度计的测热位置应热敏 电阻 直流电惠斯通电电热丝水银温度容水＋ －R等高，以保证在烧杯中，两者处在同一水层，准确测出热敏电阻处的水温)，放入盛有冷水的烧杯中，再把烧杯放入到盛有开水的水槽中，通过热传递，热量从水槽中的热水传给烧杯中的冷水，以改变烧杯的水温。
热敏电阻与一电阻相连接，电桥检流计的位置应接一小量程电流表。
设计要求电流表0刻度指示40℃，电流表满偏刻度指示90℃。
定标:在电桥平衡的条件下，若温度变化使Rt值变化，电桥处于不平衡状态，G 中有电流流过。
一定的温度t对对应于一定的Rt，而Rt又对应于一定的I t和G 中的偏转量。
所以只要事先对G标定，就可以根据G的偏转量连续地测量温度。
(1) 把烧杯的水温加热到40℃（用另一支水银温度计测出），此过程把水银温度计保留在烧杯中，但不要和杯墙接触，使水温保持在40℃。
(事实上水温很难保持恒温，所以只能快到达要测定的温度时提前调节)把缚着的热敏电阻和水银温度计放入烧杯中，但不要和杯墙接触。
接通开关Kb,KG，调节电桥桥臂（其中Rt就是待测热敏电阻，R1、R2是纯电阻，R0是可变电阻，为使电桥平衡应调节R0），使电流表指零。
(2)将热敏电阻及温度计保留在加热烧杯中，将水加热至80℃，保持1~2分钟以使热敏电阻充分受热，调节滑线变阻器R,使电流表满偏。
(3)在40℃~80℃围改变烧杯的水温，就能得到G表的不同示数，记录下示数与与其对应的温度，就能制成一只能直接读出温度的热敏电阻温度计了。
实验容及步骤:1.仪器连接。
按图1连接好电路。
2.热敏电阻与温度计缚在一起，放入盛有水的烧杯中，再把烧杯放入盛有开水的水槽中，留意检流计G和温度计的变化。
从40°C开始，每隔5°C测量一次Rt，记下数据，直到80°C(共11个数据)。
把烧杯移出水槽，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt，记下数据(共11个数据)。
比较升温和降温中同一温度的Rt。
3. 求升温和降温时的各Rt的平均值，然后绘制出热敏电阻的Rt-t特性曲线。
4．标定。
取R2＝R3，R1值等于测温围最低温度（40℃）时热敏电阻的阻值。
R4是校正满刻度电流用的。
取R4值等于测温围最高温度（80℃）时热敏电阻的阻值。
测量时首先把S2接在R4端，改变W使微安表指示满刻度，然后再把S2接在RT端，如果在40℃时，RT＝R1，R3＝R2，电桥平衡，微安表指示为零，在80℃时, 微安表满偏。
然后根据各测量温度所对应的电阻调节电阻箱，在微安表上各偏转量处刻上对应的温度。
5.改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值）。
数据处理：热敏电阻阻值与温度的关系表（表1）关系表热敏温度计温度t和水银温度计温度t1(表2)1．热敏阻值计算40℃时的阻值Rt=(5606+5586)/2=5593;45℃时的阻值Rt=(4772+4756)/2=4764;同理可得50℃-80℃时的热敏阻值的Rt。
如（表1）2．绘制热敏阻值的Rt -T 曲线 坐标纸图1。
3．定标4．绘制校正曲线由（表2）可绘制校正曲线 坐标纸图2 5．评定精确等级 S=最大量程最大绝对误差×100%=40809.0 ×100%=2.25%<2.5%由此可知该热敏温度计的精确等级为2.5。
思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度？ 答：（1）；测阻值时按下电阻箱的按钮得超过3S 以上，等到电流指针稳定下来才读数。
（2）；要确保热水杯的水温度均匀，以免由于水温不均匀造成误差。
（3）；测量热敏阻值应该多次测量求平均值。
（4）；定标时热敏电阻要靠近温度计的水银球,以免由于水温不均匀而造成误差。
心得体会答：通过这个设计性实验完成，培养我们创新意识和动手能力，实验题目的选取要我们能够将所学的理论知识综合运用到实验的全过程，提高我们分析和解决问题的综合能力。
这是发挥自己才能的最好机会，体现了我们的个性，锻炼和培养了创新能力和操作技能。
因为是自己选择的实验项目，就会尽心尽力去完成，也增加了我们的责任感以及完成实验过程的成就感，因而激发自己的学习热情，对自己以后成长大有益处。