温度传感器的热时间常数及其测试方法
温度传感器响应时间测试
；
图
２
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一
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，
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冰 水 中 的 温 度 变化 测 试 曲 线
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测 试 系统 的 组成
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高 级工 程 师
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动 态测 试
动 态 测 试 功 能 由 实 时 测 量 部 分 和 ｆｇ 号 采 集 部 分 两 程 序 流 程删
NTC热敏电阻温度传感器
■ 可靠性试验 试验项目
性能要求
试验方法与条件
风华高科热敏元器件分公司 FENGHUA THERMISTOR COMPONENTS BRANCH COMPANY
4
NTC 热敏电阻温度传感器
温度循环试验
通电 高温试验 低温试验 耐潮温 引线强度
跌落试验
振动
碰撞 弯曲试验
－40℃（不冻液体中）10 分钟 回共 100 个循环周期。 －40℃, 10min 100℃, 10min.
中心阻值
(kΩ) 22.715 21.643 20.629 19.669 18.760 17.900 17.086 16.313 15.582 14.888 14.229 13.600 13.002 12.435 11.896 11.385 10.899 10.436 9..997 9.579 9.181
3.829
60
3.716
5.698
5.194
2.704
70
2.616
4.012
3.555
1.944
FH-CWF 103F 3950F
354.1 182.7 97.10 55.35 32.67 19.91 12.50 8.049 5.314 3.589 2.478 1.745 1.252 0.9117 0.6739 10.00 3950
风华高科热敏元器件分公司 FENGHUA THERMISTOR COMPONENTS BRANCH COMPANY
2
NTC 热敏电阻温度传感器
·热时间常数（静止空气中）：C 型：≤30s，E 型：≤20s.
·电阻－温度特性（R－T 特性）
型号 阻值 (kΩ) 温度 (℃)
－40
温度传感器在测量中的四大误差
1、安装不当引入的误差如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性。
热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃;热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。
3、热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。
所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。
测温环境许可时，甚至可将保护管取去。
由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。
测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。
当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。
为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。
时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。
使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。
在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。
4、热阻误差高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。
温度传感器热响应时间测试方法
泰索温度测控工程技术中心文件名称温度传感器热响应测试方法文件编号TS-QMSS-TW-026制定部门中心实验室生效日期2012.11.15 版本号A/0工位或工序名称测试室使用的工具、仪器、设备或材料试验装置、干式炉、精密温度仪表、计时器、传感器作业方法试验装置示图注释：2-固定托架；3-摆动气缸；4-旋转臂；5-直行气缸；6-传感器夹持器；7-干式炉；11-导向堵头；12-计时启动（位置）开关；26-被测传感器；27-温度显示仪表。
1.温度传感器时间常数定义温度传感器的时间常数是指被测介质温度从某一温度t0跃变到另一温度t x时，传感器测量端温度由起始温度t0上升到阶跃温度幅度值t n的63.2%所需的时间。
热响应时间用τ表示。
2.测试和试验步骤2.1将自控温管式电炉温度事先恒定在(建议：热电阻推荐300℃；热电偶推荐600℃)预定温度，待测样品安装在检定炉夹具上置于室温下等温30分钟以上（若传感器提前两小时放置在实验室，便不需要等温过程）。
2.2连接传感器与精密温度仪表测量线路，在将传感器置于温场前，接通电源，观察精密温度仪表显示的室温t s（t s=t0）并记录。
2.3提前计算以下有关数据2.3.1阶跃温度（幅度）值:对于热电阻t n=300-t s；对于热电偶t n=600-t s。
2.3.2记时掐表温度值t＇=63.2%t n+ t s，对应时间为热响应时间τ。
2.4试验操作2.4.1以上准备就绪，将温度显示仪表上限报警值设为：63.2%t n+ t s作为计时终止信号，以便自动的控制计时器工作。
2.4.2接通气源，按动摆动气缸电磁阀按钮，旋转臂摆动旋转至干式炉炉口上方（保持同一轴线），大约5秒后直行气缸电磁阀动作，将温度传感器垂直插入干式炉（深度大约180mm）。
此时，计时开关已经打开并开始计时。
2.4.3注意观察精密温度仪表显示温度值迅速变化，待温度显示值达到报警值63.2%t n+ t s瞬间，报警常闭接点断开，此刻计时器当前示值即为实际时间常数τ。
NTC热敏电阻工作原理
NTC热敏电阻工作原理、参数解释作者：时间：2010-3-14 5:09:12ntc负温度系数热敏电阻工作原理ntc是negative temperature coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓ntc热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。
它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。
这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。
温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。
ntc热敏电阻器在室温下的变化范围在10o~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。
ntc热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
ntc负温度系数热敏电阻专业术语零功率电阻值 rt（ω）rt指在规定温度 t 时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。
电阻值和温度变化的关系式为：rt = rn expb(1/t – 1/tn)rt ：在温度 t （ k ）时的 ntc 热敏电阻阻值。
rn ：在额定温度 tn （ k ）时的 ntc 热敏电阻阻值。
t ：规定温度（ k ）。
b ： ntc 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。
exp：以自然数 e 为底的指数（ e = 2.71828 …）。
该关系式是经验公式，只在额定温度 tn 或额定电阻阻值 rn 的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数b 本身也是温度 t 的函数。
额定零功率电阻值 r25 （ω）根据国标规定，额定零功率电阻值是 ntc 热敏电阻在基准温度25 ℃ 时测得的电阻值 r25，这个电阻值就是ntc 热敏电阻的标称电阻值。
通常所说ntc 热敏电阻多少阻值，亦指该值。
材料常数（热敏指数） b 值（ k ）b 值被定义为：rt1 ：温度 t1 （ k ）时的零功率电阻值。
热电阻温度传感器热时间常数测试设计(静态法)2
系统软件设计热电阻温度传感器热时间常数测试系统软件设计主要由主程序、D/A 转换子程序、读取电压值子程序、中断方式DATA0809子程序、T0定时器定时20ms子程序、带借位减法子程序、显示子程序和延时程序组成。
其中可以分为以下几个功能模块：（1）主模块，分为系统的初始化、各子程序的调度管理等部分。
（2）数模转换模块，主要通过D/A转换器将AT89C51从P1口送出的数字转换为相应的模拟量。
（3）温度检测模块，分为采样保持与温度对应的电压值和通过DATA0809输入给单片机。
（4）热时间常数计算模块，通过20ms定时的巡回检测，由带借位减法子程序和无符号数乘除法程序计算热时间常数。
（5）基于74LS164的显示模块（它又可以分为初始化子程序、写入处理子程序及显示子程序等部分）。
我们在做系统软件设计之前，还应该注意的是首先要开辟一些数据缓冲区，用以存放临时数据。
因为本系统软件用到的寄存器很多，为防止破坏寄存器中的数据，特在AT89C51的数据存储区RAM中开辟一些存储单元。
从30H—5FH用来存放一些结果/数据，显示缓冲区在72H--74H。
在程序运行的开始，首先初始化。
4.1初始化程序设计初始化程序中包括系统的初始化以及各芯片的初始化。
系统的初始化主要是设置各输出/输入口的初始状态、开中断、置定时器的工作方式及定时常数、显示缓冲区清零。
各芯片的初始化程序设计，我们可以通过芯片管脚与单片机不同的连接方式，来设计相应的软件，这在硬件电路部分已详细介绍。
图4-1主程序流程图热电阻温度传感器热时间常数测试系统软件设计必须充分考虑到各部分器件的特点。
其主程序流程图如图4-1所示。
4.3A/D转换程序流程图图4-2A/D转换程序流程图图4-2是A/D转换子程序流程图，采用中断方式。
由AT89C51，启动A/D(P2.7=0、错误！未找到引用源。
=0或非后控制)；读数据(P2.7=0、错误！未找到引用源。
=0或非后控制),硬件撤消中断4.4显示子程序当系统传送一个字节数给74LS164时，利用UART模式0。
PN结温度传感器测温实验
实验三PN结温度传感器测温实验实验目的：了解PN结温度传感器的特性及工作情况。
所需部件：主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V 表、加热器、电桥、温度计。
旋钮初始位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小逆时针到底（1倍），电压放大器幅度最大4.5倍。
实验原理：晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。
例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。
它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒），灵敏度高等优点，测温范围为-50℃～+150℃。
其不足之处是离散性大互换性较差。
实验步骤：(1)了解PN结，加热器，电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。
(2)观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档，测量PN结正反向的结电压，得出其结果。
(3)把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线（51K）与PN结传感器的正向端相连，并按图37接好放大电路，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。
图三（4）开启主、副电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温值（△t）。
（5）将-15V接入加热器（-15V在低频振荡器右下角），观察电压表读数的变化，因PN结温度传感器的温度变化灵敏度约为：-2.1mV/℃。
随着温度的升高，其：PN结电压将下降△V，该△V电压经差动放大器隔离传递（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S≈10mV/℃。
待电压表读数稳定后，即可利用这一结果，将电压值转换成温度值，从而演示出加热器在PN结温度传感器处产生的温度值（△T）。
此时该点的温度为△T+△t。
注意事项：（1）该实验仅作为一个演示性实验。
（2）加热器不要长时间的接入电源，此实验完成后应立即将-15V电源拆去，以免影响梁上的应变片性能。
课后问题：（1）分析一下该测温电路的误差来源。
（2）如要将其作为一个0～100℃的较理想的测温电路，你认为还必须具备哪些条件？（1）将电桥中1 与直流稳压电源中1相连，电桥中2与差动放大器中2相连，电桥中3与差动放大器中3相连；（2）差动放大器中1与PN结中1相连，PN结中1与直流稳压电源1又用51K电阻线相连，PN结中2与直流稳压电源2相连；（3）差动放大器中的4与电压放大器中的4相连，电压放大器中的7接F/V表的Vi孔；（4）当接入-15伏电压接入加热器时，低频振荡器的8与加热6相连，加热5与地相连。
NTC温度传感器测量IGBT模块温度
NTC温度传感器测量IGBT模块温度在IGBT模块变流器装置中，最关键的参数之一是IGBT芯片的温度。
直接测量的办法是将温度传感器安装在芯片上或者成为芯片的一部分。
如此做将会减少承载芯片电流能力的有效区域。
一个可行的替代方案用来确定芯片的温度，从测量基板的温度作为一个已知点开始，使用热模型计算IGBT温度。
在许多英飞凌的电力电子模块中，通常集成了热敏电阻，也称之为NTC，作为一个温度传感器以简化精确的温度测量的设计。
IGBT一些新封装结构的模块中，内部封装有温度传感器(NTC)。
如功率集成模块(PIM)；六单元(EconoPACK)FS系列；三相整流桥(Econobridge)；EasyPIM；EasyPACK；Easybridge；四单元H-桥(Econo-FourPACk)；增强型半桥(Econodual+)等模块内均封装有NTC温度传感器。
NTC是负温度系数热敏电阻，它可以有效地检测功率模块的稳态壳温(Tc)。
模块内封装的NTC参数完全相同。
NTC是安装在硅片的附近以实现紧密的热耦合，根据不同的模块，可将用于测量模块壳温的温度传感器与芯片直接封装在同一个陶瓷基板(DCB)上，也可以将NTC安装在一个单独的基板上，大大简化模块壳温的测量过程，如下图所示。
图1 NTC inside theEconoDUAL™3 mounted on a separate DCB close to theIGBT图3所示，NTC与IGB或二极管芯片位于同一陶瓷基板上，模块内使用隔离用硅胶填充，在正常运行条件下，它是满足隔离电压的要求。
EUPEC在IGBT模块最终测试中，对NTC进行2.5KV交流，1分钟100%的隔离能力测试。
但根据EN50178的要求，必须满足可能出现的任何故障期间保持安全隔离。
由于IBGT模块内NTC可能暴露在高压下(例如：短路期间或模块烧毁后)，用户还须从外部进行安全隔离。
如图4所示，当模块内部短路过流，或烧毁的过程中连线会熔化，并产生高能量的等离子区，而所有连线的等离子区的扩展方向都无法预期，如等离子区接触到NTC，NTC就会暴露在高压下，这就是用户需在外部进行安全隔离的必要性。
KTY84 硅温度传感器 数据手册(中文版)
230
446
0.45
1839 1932 2024
±10.51
240
464
0.44
1920 2021 2121
±11.11
250
482
0.44
2003 2112 2220
±11.73
260
500
0.42
2087 2205 2321
±12.42
270
518
0.41
2172 2298 2424
±13.37
电阻比
R25/R100
Tamb=25℃和 100℃
τth
热时间常数 在静止空气中
在静止液体中
‐ 2.111 0.595 [1]‐ [1]‐
0.61 2.166 0.603 20 1
‐
%K
2.221
0.611
‐
S
‐
S
在流动的液体中
[1]‐
0.5
‐
S
[1] 热时间常数是传感器达到 63.2％的总温差的时间。例如，如果传感器在温度 25℃转移到温度为 100℃的环境，传感器温度达到 72.4℃[（100-25）×63.2%+25=72.4] 的时间就是热时间常数。
270
518
0.41
2219 2357 2496 ±14.44 2172 2357 2543 ±19.36
280
536
0.38
2304 2452 2600 ±15.94 2255 2452 2650 ±21.21
290
554
0.34
2384 2542 2700 ±18.26 2333 2542 2751 ±24.14
实验1.4_温度传感器温度特性的测量[1]
![实验1.4_温度传感器温度特性的测量[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/4038f70eb52acfc788ebc90b.png)
2．热敏电阻温度传感器 热敏电阻由半导体材料制成，其特点温度系数大，常温下电阻值高，通常在几千Ω
中山大学理工学院物理实验教学中心编制 Page / 2013.02 版
中山大学《基础物理实验（I） 》课程报告模板
实验 1.4 温度传感器温度特性的测量
/
2013.02 版
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实验 1.4 温度传感器温度特性的测量
极间正向导通电压 U be 约为 600mV ( 25C) ，且与温度成反比。线性良好，温度系数约
2.3mV / C ,测温范围可达 50C ~ 150C 。
在 PN 结正向电流 I 保持恒定的条件下，正向电压 U 和温度 t 近似满足下列线性关系
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实验 1.4 温度传感器温度特性的测量
3．测量。从 0℃→100℃→0℃完成一次温度循环，每隔 10℃测量 Cu50 和 NTC 传 感器的电阻 和 ，测量 PN 结温度传感器的输出电压 。
注意： （ 1） 当 “致冷井” 的温度升至室温后需将传感器转移至 “加热井” 继续升温。 （ 2） 加热井的加热电流先选择 “低” ， 等温度上升比较缓慢时再改用 “高” 。 从 100℃ 开始降温时先选择“低” ，等温度下降比较缓慢后再选择“断” 。避免升温和 降温速度 太快，来不及记录数据。 4．数据处理要求 （1）作出 Cu50 和 NTC 传感器电阻随温度变化的关系曲线， 并用最小二乘法拟合。 （2）根据 RCu ~ T 关系曲线，结合式（2） ，求 Cu50 传感器的电阻温度系数 A 。 （3） 对于 NTC 传感器 ，计算 T （ T 为热力学温度）及 ln RNTC ，根据式（4）用 最小二乘法直线拟合 ，求 B 和 A0 。 （4） 作 PN 结温度传感器输出电压 （二）选做实验 1．测量 Pt100 金属电阻、PTC 热敏电阻、热电偶等三种传感器的温度特性。 2．测量 LM35 电压型和 AD590 电流型集成电路温度传感器的温度特性。 请查阅实验室提供的资料，自行确定测量方法和实验步骤。 随温度 T 变化的关系曲线并拟合。
常用电机用NTC温度传感器
Temperature
Resistance (KΩ)
(℃) 温度
MIN.
CENTER 阻值 (KΩ)
MAX.
(℃)
-50.0 -49.0 -48.0 -47.0 -46.0 -45.0 -44.0 -43.0 -42.0 -41.0 -40.0 -39.0 -38.0 -37.0 -36.0 -35.0 -34.0 -33.0 -32.0 -31.0 -30.0 -29.0 -28.0 -27.0 -26.0
上限值
6011.4750 5590.7087 5202.5439 4844.2190 4513.2256 4207.2840 3924.3200 3662.4458 3419.9415 3195.2392 2986.9085 2793.6438 2614.2521 2447.6429 2292.8187 2148.8664 2014.9496 1890.3017 1774.2196 1666.0581 1565.2248 1471.1752 1383.4090 1301.4656 1224.9214
/
300
°C
3、Reliability 可靠性
Item 项目
high Temp. storage
5.1
高温存放
Low Temp. storage
5.2
低温存放
High temperature
5.3
and humidity
耐湿热
Specification 技术说明
*ΔR25/ R25≤±2%
Thermal shock
NTC/SC.DJNTC-200T0.754K.02.029-2017
版次:VER2.10
mf52热敏电阻参数
mf52热敏电阻参数MF52热敏电阻参数概述MF52热敏电阻是一种常见的温度传感器，它的电阻值随着温度的变化而变化。
由于其价格低廉、响应速度快、精度高等特点，被广泛应用于各种领域，如家用电器、汽车电子、医疗设备等。
基本原理MF52热敏电阻的基本原理是温度对半导体材料电导率的影响。
当温度升高时，半导体材料中自由载流子数量增多，因此其电导率也会增加。
反之，当温度降低时，自由载流子数量减少，其电导率也会减小。
因此，在不同的温度下，MF52热敏电阻的电阻值也会有所不同。
参数说明1. 额定功率：指在标准试验条件下（环境温度25℃），允许通过MF52热敏电阻的最大功率。
2. 额定零功耗温度：指在标准试验条件下（环境温度25℃），MF52热敏电阻的零功耗点对应的温度。
3. 零功耗电阻值：指在标准试验条件下（环境温度25℃），MF52热敏电阻的电阻值为零功耗点时的电阻值。
4. B值：B值是一个常数，用于描述MF52热敏电阻在不同温度下的电阻变化率。
B值越大，说明MF52热敏电阻对温度的敏感度越高。
5. 热时间常数：指当MF52热敏电阻受到瞬时加热时，其温度达到峰值所需的时间。
热时间常数越小，说明MF52热敏电阻响应速度越快。
应用场景1. 温度控制：MF52热敏电阻可以用于测量环境温度，并通过控制器进行相应的控制操作，如空调、冰箱等家用电器中的温度控制。
2. 汽车电子：MF52热敏电阻可以用于测量汽车发动机水温、油温等参数，并通过车载计算机进行相应的控制操作。
3. 医疗设备：MF52热敏电阻可以用于测量人体体温，并作为医疗设备中体温计的核心部件。
注意事项1. MF52热敏电阻在使用过程中要避免受到机械冲击，以免影响其性能。
2. MF52热敏电阻的安装位置应尽量避免直接受到阳光照射或接近加热元件，以免影响测量精度。
3. 在使用MF52热敏电阻进行温度测量时，应根据具体情况选择合适的电路连接方式和放大倍数，以保证测量精度。
温度传感器实验
要培养创新和设计能力，首先要善于收集资料，了解各种信息，并边干边学，对数字温 度计的原理分析，同学们也应该培养查资料和自学能力，从而搞清基本原理。
快冷却速度，当稳定时，调节调零钮，使测量仪电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值相同，再加温到一或任意设定度，调节增益钮，可使测量仪
电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值相同。这样反复几次， 当在高
低温时，测量仪电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值均相同时，定标
也就完成了。
定标完成后，增益钮位置大致如下：
本实验通过数字式温度计的制作，希望学生对 PN 结的物理特性有进一步的了解。
二、实验目的
1. 通过温度的测定，了解各类温度传感器的原理和特性。 2. 了解仪器的工作原理。 3. 测定温度传感器的定标曲线并测量温度。
三、原理
利用温度传感器将温度变化转换为电阻的物理的变化，通过非平衡电桥将相应的电阻变
温度传 传感器
加快冷却速度，当稳定时，调节调零钮，使测量仪电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值相同，再加温到一或任意设定度，调节增益钮，可使测量
仪电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值相同。这样反复几次， 当在
高低温时，测量仪电压表显示的电压值与温度控制仪显示的温度值均相同时，定
标也就完成了。
定标完成后，增益钮位置大致如下：
由半导体物理学可知，组成半导体二极管或半导体三极管的 PN 结，在正向偏置下，其 结电压与温度有关，温度每升高 1°C，结电压下降约 2mV。利用 PN 结的这一电压—温度特 性，可直接用半导体二极管或将半导体三极管接成二极管（将集电极与基极短接）做成 PN 结温度传感器，这种传感器测温范围为—50°C 150°C,有较好的线性度,尺寸小,热时间常数 小,用途较广.由于它有较高的灵敏度, 其结电压量程为 200mV 的普通 3 位数字电压表测 量，因此用 PN 结温度传感器制作数字式温度计比较容易。但是为了使数字电压表直接显示 出温度值，需要设置零点调节和满度调节电路，通过定标来实现温度的直接显示。有关定标 的方法请参考实验提示。
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。
(完整word版)温度传感器的温度特性测量9
温度传感器的温度特性测量【目的要求】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；【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、测温范围和特点见表1。
本实验将通过测量几种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．表1常用的温度传感器的类型和特点一、直流电桥法测量热电阻直流平衡电桥（惠斯通电桥）的电路如图1所示，图1把四个电阻R 1，R 2，R 3，R t 连成一个四边形回路ABCD,每条边称作电桥的一个“桥臂”在四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 两点的对角线形成一条“桥路”,它的作用是将桥路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，指示器示值为零，电桥达到平衡。
指示器指零，有U AB =U AD ,U BC =U DC ，电桥平衡，电流Ig=0,流过电阻R 1、R 3的电流相等，即I 1=I 3,同理I 2=IR t ，因此311322t t R R R R R R R R =⇒= 若12R R =，则有：3t R R =（1）二、恒电流法测量热电阻恒电流法测量热电阻，电路如图2所示,图2电源采用恒流源，R 1为已知数值的固定电阻，R t 为热电阻.U R1为R1上的电压，U Rt 为R t 上的电压，U R1用于监测电路的电流,当电路电流恒定时则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I o ，温度为t 时，热电阻R t 为11R RtO Rt t U U R I U R ==（2） 三、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。
实验一PN结温度传感器测温实验
实验一PN结温度传感器测温实验一、基本原理及应用晶体二极管或三极管的PN结是随随温度变化的。
例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做各种各样的PN结温度传感器。
它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒），灵敏度高等优点，测温范围为-50℃～+150℃。
其不足之处是离散性大，互换性较差。
二、实验目的：了解PN结温度传感器的特性及工作情况。
三、所需单元及器件：可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V表、加热器、水银温度计(自备)。
旋钮实验位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小，逆时针到底(1倍)，电压放大器幅度致4.5倍。
四、实验步骤：1.了解PN结、加热器、电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。
2.观察PN结传感器结构，用万用表“二极管”档测量PN结反向的结电压，得出其结果。
3.把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线(51K)与PN结传感器的正向端相连，并按图接好放大器，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。
4.开启电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温值（t）。
5.将-15V接入加热器，观察电压表读数的变化，因PN结温度传感器的温度变化灵敏度约为：-2.1 mV/℃，随着温度的升高，其PN结电压将下降△V，该△V电压经差动放大器隔离传送（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S≈10 mV/℃。
待电压表读数稳定后，即可利用这一结果，将电压值转换成温度值，从而演示出加热器在PN结温度传感器处产生的温度值班（△T）。
此时该点的温度为△T+t。
五、注意事项：1.该实验仅作为一个演示实验。
2.加热器不要长时间的接入电源，此实验完成后应立即将-15电源拆去，以免影响梁上的应变片性能。
实验二、光电传感器测速实验一、本实验在电子技术中的应用光电传感器也称光偶，分反射型和对射型两种。
它们在电子技术中常用作耦合型开关。
《传感器与检测技术》温度测量实验报告
《传感器与检测技术》温度测量实验报告课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型实验实验项目名称：温度测量一、实验目的和要求（必填）PN 结温度传感器测温实验：了解PN 结温度传感器的特性及工作情况。
热电偶测温性能实验：了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、实验内容和原理（必填）PN 结温度传感器测温实验：晶体二极管或三极管的PN 结电压是随温度变化的。
例如硅管的PN 结的结电压在温度每升高1ºC 时，下降约 2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN 结温度传感器。
它具有线性好、时间常数小（0.2~2 秒），灵敏度高等优点，测温范围为-50ºC~+150ºC。
其不足之处是离散性大，互换性较差。
热电偶测温性能实验：热敏电阻分成两类：PTC 热敏电阻（正温度系数）与NTC 热敏电阻（负温度系数）。
一般NTC 热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，有些功率PTC 也作为发热元件用。
PTC 缓变型热敏电阻可用于温度补偿或作温度测量。
一般的NTC 热敏电阻测温范围为：-50ºC — +300ºC。
热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需要考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。
但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。
一般只适于低精度的温度测量。
三、需用器件与单元：加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、+15V 不可调直流稳压电源、电压/频率表、主、副电源、液晶温度表。
三、主要仪器设备PN 结温度传感器测温实验：需用器件与单元：主、副电源、可调直流稳压电源、+15V 不可调直流稳压电源、差动放大器、电压放大器、电压/频率表、加热器、电桥、液晶温度表、PN 结传感器。
热电偶测温性能实验：K 型、E 型热电偶、温度测量控制仪、温度源、差动放大器、电压表、直流稳压电源+15V。