热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
误差分析热敏电阻总2页
误差分析-热敏电阻(总2页) 热敏电阻是一种对温度敏感的电阻元件，其电阻值随着温度的变化而变化。
在实际应用中，热敏电阻的电阻值与温度之间的关系往往需要进行误差分析，以便更好地控制和使用热敏电阻。
下面就误差分析进行详细阐述。
一、误差来源热敏电阻的误差来源主要包括以下几个方面：1.灵敏度误差：热敏电阻的电阻值与温度之间的关系往往是非线性的，这导致热敏电阻在测量温度时会产生误差。
这种误差通常比较大，需要通过电路补偿或温度校准来减小。
2.长期稳定性误差：热敏电阻在使用过程中，其电阻值会随着时间的推移而发生变化，这主要是由于电阻材料的热稳定性差所导致的。
这种误差需要在产品设计阶段进行考虑，通过选用稳定性更好的电阻材料或进行温度补偿来减小。
3.互换性误差：不同厂家生产的热敏电阻即便型号相同，其电阻值与温度之间的关系也会存在一定的差异。
因此，在选用热敏电阻时，需要注意不同厂家之间的产品差异，尽量选择品质稳定、一致性好的厂家。
4.测量电路误差：热敏电阻需要使用测量电路来测量其电阻值，而测量电路往往会引入一些误差。
例如，测量电路的灵敏度误差、线性误差和噪声等都会影响热敏电阻的测量结果。
因此，需要选用精度高、稳定性好的测量电路。
二、误差分析和补偿方法为了减小热敏电阻的误差，需要进行误差分析和补偿。
以下是一些常用的误差补偿方法：1.线性化补偿：将热敏电阻的非线性特性转化为线性特性，可以通过在测量电路中引入适当的反馈电阻和运算放大器来实现。
这种补偿方法能够有效地减小灵敏度误差和互换性误差。
2.温度校准：通过在已知温度下对热敏电阻进行校准，可以消除长期稳定性误差和互换性误差。
温度校准可以在生产过程中完成，也可以在使用过程中进行。
3.平均处理：通过对同一热敏电阻在不同时间或不同位置的测量结果取平均值，可以减小测量电路误差和环境因素对测量结果的影响。
4.采用更高精度的测量电路：选用精度更高、稳定性更好的测量电路可以提高热敏电阻的测量精度。
热敏电阻温度系数的测量与误差
热敏电阻温度系数的测量与误差热敏电阻通常为一款高阻抗、电阻性器件，当您需要将热敏电阻的阻值转换为电压值时，该器件可以简化其中的一个接口问题。
然而更具挑战性的接口问题是，如何利用线性 ADC以数字形式捕获热敏电阻的非线性行为。
“热敏电阻”一词源于对“热度敏感的电阻”这一描述的概括。
热敏电阻包括两种基本的类型，分别为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。
负温度系数热敏电阻非常适用于高精度温度测量。
要确定热敏电阻周围的温度，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))来实现。
其中，T为开氏温度;RT为热敏电阻在温度T时的阻值;而 A0、A1和A3则是由热敏电阻提供的常数。
热敏电阻的阻值会随着温度的改变而改变，而这种改变是非线性的，Steinhart-Hart公式表明了这一点。
在进行温度测量时，需要驱动一个通过热敏电阻的参考电流，以创建一个等效电压，该等效电压具有非线性的响应。
您可以使用配备在微控制器上的参照表，尝试对热敏电阻的非线性响应进行补偿。
即使您可以在微控制器固件上运行此类算法，但您还是需要一个高精度转换器用于在出现极端值温度时进行数据捕获。
另一种方法是，您可以在数字化之前使用“硬件线性化”技术和一个较低精度的ADC。
(Figure 1)其中一种技术是将一个电阻RSER与热敏电阻RTHERM以及参考电压或电源进行串联(见图1)。
将 PGA(可编程增益放大器)设置为1V/V，但在这样的电路中，一个10位精度的ADC只能感应很有限的温度范围(大约±25°C)。
请注意，在图1中对高温区没能解析。
但如果在这些温度值下增加 PGA 的增益，就可以将 PGA 的输出信号控制在一定范围内，在此范围内 ADC 能够提供可靠地转换，从而对热敏电阻的温度进行识别。
微控制器固件的温度传感算法可读取 10 位精度的 ADC 数字值，并将其传送到PGA 滞后软件程序。
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
• 35•热敏电阻最核心的问题是阻值随温度变化关系的确认，这是热敏电阻能够开展应用的前提。
本文采用负温度系数的半导体热敏电阻为研究对象，实验发现，阻值随温度的变化有一定的滞后性。
由于材料的滞后效应，测量结果与参考值有很大的偏差。
为了减小实验测量误差，采用升温和降温各测量一次，然后求平均值的方法，其测量结果与参考值吻合的很好，其材料参数值的相对误差大大减小，说明采用这种测量方法一定程度的消除了由于滞后性带来的系统误差。
这种消除实验误差的方法在类似的实验中也有一定的借鉴参考作用。
热敏电阻是其电阻值随温度变化非常敏感的电阻灵敏元件，不同的温度下呈现出不同的电阻值。
按照温度系数不同，可以将热敏电阻分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器。
正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，常见的正温度系数电阻是BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体；负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越小，该电阻材料是一些金属氧化物的半导体材料（李小龙，热敏电阻的分类、特性与应用研究：科技展望，2016）。
热敏电阻由于灵敏度较高、工作温度范围宽，还有体积小、使用方便、稳定性好等特点，在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
本文从热敏电阻阻值随温度变化的滞后性出发，探讨该滞后性对热敏电阻的温度特性研究产生的系统误差。
为了一定程度减小该实验误差的影响，采用升温和降温各测量一次的方法，实验结果发现：利用该方法可以有效的减小由于滞后性引起的系统误差。
1 半导体热敏电阻的电阻-温度特性实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻率ρ和绝对温度T的关系可表示为（何佳清，霍剑青，大学物理实验与综合物理实验：高等教育出版社，2018）：(1)其中常数A1、B与材料的物理性质有关（徐海英，董慧媛，刘英，等.NTC热敏电阻B常数：电子器件，2004），T取绝对温度。
对于截面均匀的热敏电阻，其电阻值R T 可以根据电阻定律写为：(2)式中l为两电极间距离，s为热敏电阻的横截面。
ntc电阻 测温 误差
ntc电阻测温误差？
答：NTC热敏电阻测温的误差来源主要有以下几个方面：
1. 线性度误差：NTC热敏电阻的温度-电阻特性通常是非线性的，即电阻值与温度之间的关系不是简单的线性函数。
这会导致在不同温度范围内，电阻值与温度之间的换算存在一定的误差。
2. 制造误差：制造过程中存在的加工误差和材料参数不一致等问题，会对NTC热敏电阻的温度特性产生影响，从而产生测温误差。
3. 环境影响：NTC热敏电阻的温度测量通常是在特定的环境条件下进行的，如温度梯度、湿度等。
这些环境因素会对NTC 热敏电阻的温度特性产生一定的影响，从而影响测温的准确性。
4. 电阻精度、温度范围、电路设计、生产工艺和质量控制等也会影响NTC电阻测温的精度。
一些高端的NTC热敏电阻产品可以将电阻值的误差控制在0.5%以内，从而保证温度测量的准确性。
这需要采用先进的生产工艺和技术，以及严格的质量控制措施和高精度的测量设备。
在-30℃~60℃之间，产品温度测量误差可以做到0.5℃，越往高了温度误差会越大。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
热电阻特性实验的误差探索与装置改进
热电阻特性实验的误差探索与装置改进作者：李吴钟雨晨崔嘉滢来源：《科技创新导报》 2013年第27期李昊1 钟雨晨2 崔嘉滢3(1. 四川大学化学学院四川成都 610041;2. 成都信息工程学院电子信息学院四川成都 610041;3. 四川大学电气信息学院四川成都 610041）摘要：在进行测定Pt100铂电阻以及Cu50铜电阻大小的过程中，笔者发现在实验操作、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。
通过进行对照实验，发现该误差是恒温炉的控温能力不足造成的。
为了减少实验误差，笔者通过对恒温炉进行技巧性改良，从而使实验测得的数据与标准值数值大小相符合。
关键词：铂电阻铜电阻恒温炉控温能力中图分类号：TN371文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）09（c）-0017-02在研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻和热敏电阻（NTC和PTC）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），本人通过多次测定Pt100铂电阻以及Cu50铜电阻的电阻大小随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分度表以及查阅铜电阻Cu50的电阻—温度特征表，并将表格内的数据与本人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分度表以及查阅铜电阻Cu50的电阻—温度特征表格所显示的数据有微小的出入。
通过建立数据对比图，分别得到比对曲线如图1所示：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。
而在Cu50电阻阻值测定的过程中，试验所测数据与标准值的回归直线斜率相似，但实验所测的数据显然比标准值要高。
热敏电阻温度特性研究实验报告
热敏电阻温度特性研究实验报告热敏电阻温度特性研究实验报告引言：热敏电阻是一种能够随温度变化而改变电阻值的电子元件。
它在工业、医疗、环保等领域中有着广泛的应用。
本实验旨在研究热敏电阻的温度特性，探索其在不同温度下的电阻变化规律，为其应用提供参考。
实验设计：本实验采用的热敏电阻为NTC热敏电阻，其电阻值随温度的升高而下降。
实验所用的测试仪器有温度计、电压源、电流表和万用表。
实验步骤：1. 将热敏电阻与电路连接，保证电路的正常工作。
2. 将电压源接入电路，调节电压为常数值。
3. 使用温度计测量热敏电阻的温度，记录下每个温度点对应的电阻值。
4. 重复步骤3，直到覆盖整个温度范围。
实验结果：通过实验数据的收集与整理，我们得到了热敏电阻在不同温度下的电阻值变化曲线。
实验结果表明，随着温度的升高，热敏电阻的电阻值呈现出逐渐下降的趋势。
当温度较低时，电阻值变化较小；而当温度升高到一定程度时，电阻值的变化速度加快。
讨论：1. 温度对热敏电阻的影响：根据实验结果，我们可以得出结论：温度对热敏电阻的电阻值有着显著的影响。
随着温度的升高，热敏电阻的电阻值逐渐下降。
这是因为在高温下，热敏电阻内部的电导率增加，电子的运动能力增强，从而导致电阻值的降低。
2. 热敏电阻的应用：热敏电阻的温度特性使其在许多领域中得到了广泛的应用。
例如，在温度控制系统中，热敏电阻可以用来检测环境温度，并通过控制电路来实现温度的自动调节。
此外，热敏电阻还可以用于温度计、温度补偿电路等方面。
结论：通过本次实验，我们对热敏电阻的温度特性有了更深入的了解。
实验结果表明，热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降。
这一特性使得热敏电阻在许多领域中有着广泛的应用前景。
对于今后的研究和应用，我们可以进一步探索热敏电阻的温度特性，优化其性能，并将其应用于更多的领域中，为人们的生活和工作带来更多便利。
热敏电阻温度特性实验报告
热敏电阻温度特性实验报告热敏电阻温度特性实验报告引言：热敏电阻是一种常用的电子元件，其电阻值会随着温度的变化而发生变化。
了解热敏电阻的温度特性对于电子设备的温度测量和控制至关重要。
本实验旨在通过测量热敏电阻的温度特性曲线，探究其电阻值与温度之间的关系。
实验材料和方法：材料：热敏电阻、直流电源、数字万用表、温度计、恒温水槽、温度控制器、导线等。
方法：1. 将热敏电阻与直流电源、数字万用表连接，组成电路。
2. 将温度计放置在恒温水槽中，并通过温度控制器控制水槽的温度。
3. 将热敏电阻放置在水槽中，使其与水温保持一致。
4. 通过调节温度控制器，使水槽的温度从低到高逐渐升高。
5. 每隔一段时间，记录热敏电阻的电阻值和相应的温度。
实验结果：在实验过程中，我们记录了热敏电阻的电阻值和相应的温度，并绘制了电阻-温度曲线图。
实验结果显示，热敏电阻的电阻值随着温度的升高而减小，呈现出明显的负温度系数特性。
随着温度的升高，电阻值的变化越来越明显，呈现出非线性的趋势。
讨论与分析：热敏电阻的温度特性是由其材料的特性决定的。
一般来说，热敏电阻的材料是半导体材料，其电阻值与材料的导电性质和能带结构有关。
在低温下，半导体材料中的载流子浓度较低，电阻值较大；随着温度的升高，载流子浓度增加，电阻值减小。
这种负温度系数特性使得热敏电阻在温度测量和控制中有着广泛的应用。
此外，热敏电阻的温度特性还受到环境因素的影响。
例如，温度的变化速率、湿度等因素都会对热敏电阻的温度特性产生一定的影响。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体的环境条件对热敏电阻的温度特性进行修正和校准。
结论：通过本实验，我们成功地测量了热敏电阻的温度特性，并得到了电阻-温度曲线。
实验结果表明，热敏电阻的电阻值随着温度的升高而减小，呈现出负温度系数特性。
这一特性使得热敏电阻在温度测量和控制中具有重要的应用价值。
然而，需要注意的是，热敏电阻的温度特性受到环境因素的影响，因此在实际应用中需要进行修正和校准。
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨热敏电阻是一种根据温度变化而改变电阻值的元件。
在工业自动化、生物医学、环境监测等领域中广泛应用。
在热敏电阻的使用过程中，温度特性对其性能影响非常明显，因此了解热敏电阻的温度特性具有重要意义。
滞后性误差的产生原因主要有以下几个方面：1.热敏电阻自身的热容量：热敏电阻由于具有一定的热容量，需要一定的时间才能达到与所测物体的温度相同的值。
这种热容量与热敏电阻的体积、密度等因素有关。
2.热敏电阻材料的热导率：热导率是指物质传导热量的能力。
热敏电阻材料的热导率低，导致热量传递速度较慢，因此造成了滞后性误差。
3.热敏电阻与测量环境的热传递：在实际使用中，热敏电阻与测量环境之间存在一定的热传递过程，而热传递过程需要一定的时间。
热敏电阻的表面温度与测量环境之间存在一定的温度梯度，因此会产生滞后性误差。
为了减小滞后性误差，需要采取以下措施：1.选择响应速度较快的热敏电阻：不同型号的热敏电阻具有不同的响应速度，可以根据实际情况选择相应的型号。
2.降低热敏电阻的热容量：可以通过减小热敏电阻的体积或采用高热导率的材料来减小热容量，从而加快响应速度。
3.提高热敏电阻材料的热导率：可以选择热导率较高的材料，提高热量传导速度，从而减小滞后性误差。
4.优化测量环境的热传递：可以采用较好的散热装置，如散热片、散热风扇等，加快热传递速度，减小滞后性误差。
滞后性误差的大小与热敏电阻的响应特性、测量环境等相关，具体情况需要实验测量和分析。
通过实验测量滞后性误差的大小，可以根据实际需求进行修正和校正，提高热敏电阻的测量精度和稳定性。
总之，滞后性误差是热敏电阻温度特性实验中的重要误差源之一，能够通过选择合适的热敏电阻、优化测量环境以及进一步研究热传递等方法来减小滞后性误差，提高热敏电阻的测量精度和稳定性。
电阻温度系数测量实验的步骤与误差分析
电阻温度系数测量实验的步骤与误差分析引言：电阻是电路中常用的元件之一，其电阻值会随温度的变化而变化。
为了准确测量电阻温度系数，科学家们设计了一系列的实验步骤，并对实验误差进行了充分的分析。
本文将介绍电阻温度系数测量实验的步骤，并对其误差来源及分析进行探讨。
一、实验步骤1. 实验仪器准备：准备一个恒温槽、一个电压表、一个电流表以及待测电阻。
2. 实验电路搭建：将待测电阻与电压表、电流表依次连接成电路。
3. 建立测量电阻温度特性的数学模型：根据电路的电流电压关系，得到测量电阻温度特性的数学表达式。
4. 开始实验：调节恒温槽的温度，记录不同温度下的电流和电压值。
5. 根据实验数据计算电阻温度系数：利用测量电阻温度特性的数学模型，将实验数据代入计算得到电阻温度系数。
二、实验误差来源及分析1. 电流测量误差：电流表的精度限制了电流测量的准确性。
误差源包括内阻、刻度误差等，影响测量结果的准确性。
解决方法：选用精度更高的电流表来提高测量的准确性。
2. 电压测量误差：电压表的精度限制了电压测量的准确性。
误差源包括内阻、检流电阻等，对测量结果产生一定影响。
解决方法：选用精度更高的电压表来提高测量的准确性。
3. 恒温槽温度均匀性：恒温槽内部温度的均匀性会影响实验结果的准确性。
温度不均匀会导致电阻所处的温度与恒温槽显示的温度不一致，从而产生误差。
解决方法：合理放置待测电阻，保证电阻能充分受到恒温槽内温度的影响，并可以多次测量在不同位置上的电阻值，取平均值来减小温度不均匀性引起的误差。
4. 恒温槽温度控制误差：恒温槽的控温精度限制了实验结果的准确性。
控温系统存在一定的滞后性，也会产生一定的温度误差。
解决方法：选用控温性能更好的恒温槽，并根据实际需要进行合理设计与改进。
5. 待测电阻本身的误差：待测电阻自身存在一定的误差，包括制造工艺、材料的不均匀性等。
解决方法：选用更精确的电阻器，并进行多次测量取平均值，以提高测量的准确性。
热电阻测量温度能否出现误差
热电阻测量温度能否出现误差热电阻是一种基于热敏特性的温度传感器，广泛应用于各种温度测量场合。
它的原理是通过物质在不同温度下的阻值变化来反映温度的变化。
然而，在实际使用中，由于多种因素的影响，热电阻测量温度时会出现一定程度的误差。
本文针对这个问题进行了深入的探讨。
热电阻的工作原理热电阻是一种基于热敏效应的温度传感器，它主要由一个热敏电阻元件和其它配套元器件组成。
在测量温度时，热敏电阻元件将受到温度变化的影响，其内部结构的电阻值也会随之发生变化。
这种变化可以通过一定的电路设备将温度值转化为电信号输出。
热电阻测量温度时可能存在的误差在使用热电阻进行温度测量时，由于多种因素的影响，其测量结果可能会存在一定程度的误差。
下面分别从以下几个方面进行分析。
热电阻本身的误差热电阻元件在生产过程中不可避免会存在一定的加工误差，其导致的温度测量误差属于热电阻本身的误差。
此外，热电阻的使用寿命、存储环境等因素也会影响其精度。
为了降低这种误差，可以采用质量较好的热电阻元件，并定期进行校准。
测量电缆的误差热电阻元件的测量电缆也会对测量结果产生影响，其误差属于测量电缆的误差。
测量电缆的长度、截面积、材料等因素都会影响其电阻值，从而影响测量的精度。
在选择测量电缆时应注意其品质，并保证电缆长度尽可能短，截面积尽可能大。
环境温度的影响热电阻的使用环境也对温度测量结果的准确性产生影响。
如果测量环境的温度变化较大，热电阻元件的电阻值也会产生相应的变化。
因此，在进行热电阻温度测量时，应尽量将其使用环境固定在一个稳定的温度范围内。
测量电路的误差测量电路也是热电阻温度测量中一个重要的组成部分。
由于电路中的电路元件、运算放大器等因素的影响，其对测量结果产生误差的可能性相当大。
为了减小电路误差，可以采用高精度的运算放大器，并根据需要选择合适的供电电压。
总结热电阻是一种常用的温度传感器，其温度测量精度受多种因素影响。
为了提高测量精度，应选择高品质的热电阻元件，控制测量环境和测量电路的影响，并进行定期校准。
测热敏电阻的温度特性实验报告
测热敏电阻的温度特性实验报告一、实验目的1、了解热敏电阻的特性和工作原理。
2、掌握测量热敏电阻温度特性的实验方法。
3、学会使用相关仪器设备，并对实验数据进行处理和分析。
二、实验原理热敏电阻是一种对温度敏感的电阻元件，其电阻值随温度的变化而显著改变。
通常分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。
本实验中使用的是负温度系数热敏电阻，其电阻值随温度升高而减小。
根据电阻与温度的关系，可近似表示为：＼R_T ＝ R_0 ＼cdot e^｛B\left(＼frac{1}｛T} ＼frac{1}｛T_0}＼right)｝＼其中，＼（R_T\）为温度为＼（T\）时的电阻值，＼（R_0\）为温度为＼（T_0\）时的电阻值，＼（B\）为材料常数。
通过测量不同温度下热敏电阻的电阻值，绘制出电阻温度曲线，从而得到热敏电阻的温度特性。
三、实验仪器1、恒温水浴箱：用于提供不同的温度环境。
2、数字万用表：用于测量热敏电阻的电阻值。
3、热敏电阻：实验所用的元件。
4、温度计：测量水温，以确定温度值。
四、实验步骤1、按照实验电路图连接好电路，将热敏电阻接入电路中。
2、调节恒温水浴箱的温度，从低温开始，每次升高一定的温度，如 5°C 或 10°C。
3、在每个设定的温度下，等待水温稳定后，使用数字万用表测量热敏电阻的电阻值，并记录对应的温度和电阻值。
4、重复步骤 2 和 3，测量多个温度点下的电阻值，直至达到所需的温度范围。
五、实验数据记录｜温度（°C）｜电阻值（Ω）｜｜：：｜：：｜｜ 20 ｜ 1000 ｜｜ 25 ｜ 850 ｜｜ 30 ｜ 720 ｜｜ 35 ｜ 600 ｜｜ 40 ｜ 500 ｜｜ 45 ｜ 420 ｜｜ 50 ｜ 350 ｜｜ 55 ｜ 300 ｜六、数据处理与分析1、以温度为横坐标，电阻值为纵坐标，绘制电阻温度曲线。
通过绘制的曲线，可以直观地看出热敏电阻的电阻值随温度的变化趋势。
10.热敏电阻温度特性的研究
物理实验中心实验指导书热敏电阻温度特性的研究热敏电阻温度特性的研究实验简介：物质的电阻率随温度而变化的现象称为热电阻效应。
我们知道，某些金属或合金制成的电阻其阻值都有规律地随温度升高而增大，具有较小的正温度系数，这类电阻我们称为正电阻温度系数的电阻。
相反，某电阻其阻值随温度升高而减小，则为负电阻温度系数的电阻。
热敏电阻器是利用半导体材料制成的热敏元件。
它的电阻值随着电阻体温度变化而显著变化。
通常可分为正温度系数热敏电阻器(简称PTC)、负温度系数热敏电阻器(简称NTC)和临界温度系数热敏电阻器(简称CTR)三类。
在一定的温度范围内，可以通过测量电阻值的变化而进行温度变化的测量。
因此热敏电阻主要用于温度测量与控制。
大多NTC 热敏电阻是由锰、镍、钴、铜、镉等金属氧化物按所需比例烧结而成。
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）负电阻温度系数的热敏电阻。
具有如下优点：(1)热惯性小而灵敏度高，它的电阻温度系数的绝对值要比金属膜电阻器的大1~2个数量级；(2)稳定性好；(3)体积小，可制成各种形状，目前最小的珠状热敏电阻器的尺寸可达Φ0.2mm ；(4)功耗小，一般热敏电阻器的阻值在102～ 105Ω之间，因此不需考虑线路引线电阻的影响，适合于远距离的测量；(5)价格低廉。
NTC 热敏电阻器的测量范围较宽，特别适用于－100～300℃ 之间的温度测量。
在点温、表面温度、温差、温度场等测量中得到日益广泛的应用，同时也广泛地应用在自动控制及电子线路的热补偿电路中。
正电阻温度系数热敏电阻常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等稀土元素，采用陶瓷工艺成型，再高温烧结而成。
广泛用于家用电器中，如新型电吹风、电子锅、食品干燥器、电驱蚊器等产品。
热敏电阻已广泛地应用于工业、农业、医疗、交通、军事、科学研究等领域。
物理实验中主要研究负温度系数的热敏电阻的温度特性。
一、 实验目的1．研究负电阻温度系数（热敏电阻）的温度特性。
热敏电阻的温度特性实验报告
热敏电阻的温度特性实验报告热敏电阻的温度特性实验报告引言：热敏电阻是一种能够根据温度变化而改变电阻值的电子元件。
它在各种电子设备中广泛应用，如温度控制系统、温度补偿电路等。
本实验旨在通过测量热敏电阻在不同温度下的电阻值，研究其温度特性。
实验装置：本实验采用了以下装置：热敏电阻、恒温水槽、电源、数字万用表、温度计等。
实验步骤：1. 将热敏电阻连接到电路中，确保电路连接正确。
2. 将恒温水槽中的水加热至不同温度，如20℃、30℃、40℃等。
3. 使用温度计测量水槽中的水温，并记录下来。
4. 使用数字万用表测量热敏电阻在不同温度下的电阻值，并记录下来。
5. 重复步骤2-4，直到得到足够的数据。
实验结果：根据实验数据，我们可以绘制出热敏电阻的温度特性曲线。
在实验中，我们发现热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。
这是因为热敏电阻的电阻值与温度呈负相关关系。
随着温度的升高，热敏电阻中的电子活动增加，电阻值减小。
讨论：热敏电阻的温度特性是其应用的基础。
通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 热敏电阻的温度特性曲线呈非线性关系。
在低温区域，电阻值随温度的升高呈指数增长；在高温区域，电阻值随温度的升高呈线性增长。
2. 热敏电阻的温度特性与其材料的选择有关。
不同材料的热敏电阻在不同温度范围内表现出不同的特性曲线。
3. 热敏电阻的温度特性可以通过控制电流来实现温度的测量和控制。
通过测量热敏电阻的电阻值，我们可以推算出环境的温度。
结论：本实验通过测量热敏电阻在不同温度下的电阻值，研究了其温度特性。
实验结果表明，热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小，呈现出非线性关系。
热敏电阻的温度特性与其材料的选择有关，可以通过控制电流来实现温度的测量和控制。
这些研究结果对于热敏电阻的应用具有重要的指导意义。
附录：以下是实验中测得的一组数据：温度(℃) 电阻值(Ω)20 10030 8040 6050 4060 20根据这组数据，我们可以绘制出热敏电阻的温度特性曲线。
热敏电阻特性研究实验报告
热敏电阻特性研究实验报告热敏电阻特性研究实验报告引言：热敏电阻是一种能够根据温度的变化而改变电阻值的材料。
它在许多领域中都有广泛的应用，比如温度控制、温度测量和温度补偿等。
本实验旨在研究热敏电阻的特性，并探究其在不同温度下的电阻变化规律。
实验方法：首先，我们准备了一台温度控制装置和一根热敏电阻。
将热敏电阻与电路连接，然后将其放置在温度控制装置中。
通过改变温度控制装置的设置，我们可以控制热敏电阻所处的温度。
实验过程：我们首先将温度控制装置的温度设置为室温，然后记录下此时热敏电阻的电阻值。
接下来，我们逐渐提高温度，每隔10摄氏度记录一次热敏电阻的电阻值。
当温度达到100摄氏度时，我们停止了温度的升高，并记录下此时的电阻值。
实验结果：根据我们的实验数据，我们可以得到一个电阻-温度曲线。
从图表中可以看出，在低温下，热敏电阻的电阻值相对较高。
随着温度的升高，电阻值逐渐下降。
当温度达到一定值后，电阻值开始急剧下降，直至趋近于零。
这是因为在高温下，热敏电阻的电阻值受到温度的极大影响，导致电阻值几乎为零。
讨论：热敏电阻的这种特性使其在温度测量和控制中非常有用。
通过测量热敏电阻的电阻值，我们可以准确地确定所测量的温度。
此外，由于热敏电阻在高温下电阻值接近零，因此它也可以用于过热保护和温度补偿。
例如，在一些电子设备中，热敏电阻可以用于监测电路的温度，当温度过高时，它可以触发保护机制，以防止设备过热而损坏。
结论：通过本次实验，我们研究了热敏电阻的特性，并了解了其在不同温度下的电阻变化规律。
热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，在高温下趋近于零。
这使得热敏电阻在温度测量和控制中具有重要的应用价值。
热敏电阻的特性研究对于电子工程师和科研人员来说是非常有意义的，它们可以通过研究和改进热敏电阻的性能来提高温度测量和控制的精度和可靠性。
初稿-热敏电阻应用于温度检测中的误差计算与研究
热敏电阻应用于温度检测中的误差计算与研究摘要热敏电阻是目前在国民经济各个领域以及人们日常生活中广泛应用的一种对温度极其敏感的半导体电路元件，相比于金属热电阻，热敏电阻应用于温度检测的灵敏度为金属热电阻的10倍，具有结构简单、电阻率小、适用于动态测量等突出优点。
但是，由于热敏电阻存在其固有的热电非线性，严重影响着温度测量范围的扩大和温度测量精度。
本文参考了国内外大量文献资料，首先简要介绍了热敏电阻的应用现状以及其误差产生原理，最后总结了几种对其非线性误差进行补偿的处理方法。
关键词：热敏电阻；误差；线性化；概述热敏电阻是一类常见的对温度极其敏感的半导体电路元件，一般由单晶、多晶以及玻璃、塑料等半导体材料制造，其电阻值可随着工作温度范围的不同而产生相应的变化。
由于热敏电阻阻值随着温度的变化而变化的特性，其伏安曲线也呈现出非线性特征，并在国民经济的各个领域中有着十分广泛的应用。
自从1871年德国西门子公司利用纯铂首次制造了用于测量温度的铂热敏电阻，人类相继研发了具有极好稳定性能和重复使用性能的纯铜、纯镍热敏电阻。
1930年代，人类又开发出硫化银、二氧化铀等材料的热敏电阻，使对热敏电阻的研究发展到实用阶段。
1940年，美国的J.A.贝克等人利用某些过渡金属氧化物经过混合烧结后制成了性能更加稳定的热敏电阻，并于1946年后开始进行批量生产。
1954年，P.W.哈依曼等人在钛酸钡陶瓷中添加微量稀土元素后，制成了正电阻温度系数的热敏电阻。
目前，热敏电阻系列产品种类十分多样，一般根据其温度系数的不同可分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。
即随着温度的升高，正温度系数热敏电阻的电阻值会越大，而负温度系数热敏电阻的电阻值则越小，目前负温度系数热敏电阻应用最为广泛。
根据热敏电阻阻值随着温度变化的大小可分为突变型热敏电阻和缓变型热敏电阻，根据热敏电阻的受热方式又可分为直热式热敏电阻和旁热式热敏电阻；根据热敏电阻的工作温度范围可分为超低温、常温和高温热敏电阻；此外根据热敏电阻结构的不同，可分为圆片、棒状、方片、球状、垫圈状、线管状、薄膜以及厚膜等类型热敏电阻。
热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理
热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：本科实验报告实验名称:热敏电阻温度特性的研究 （略写）实验15热敏电阻温度特性的研究【实验目的和要求】 1. 研究热敏电阻的温度特性。
2. 用作图法和回归法处理数据。
【实验原理】 1． 金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ++++=ct bt t R R t α（1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：)1(20bt t R R t ++=α （2）因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似写成：)1(0t R R t α+= （3）式中α称为该金属电阻的温度系数。
2． 半导体热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。
其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。
一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻，其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为T B T e A /0=ρ （4）式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。
也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻。
其电阻率的温度特性为： TB T eA ⋅'=ρρ （5）式中A '、ρB 为常数，由材料物理性质决定。
对（5）式两边取对数，得A T BR T ln 1ln += （6）可见T R ln 与T 1成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。
热敏电阻的温度特性研究.
t/OC
热敏电阻温度特性
热敏电阻的材料构成
金属热敏电阻 材料：金、镍、铋等金属薄膜。 电阻温度系数较小，且多为正。
半导体热敏电阻 材料：金属氧化物，如氧化锰、氧化镍、氧化钴等。 电阻温度系数比金属大十多倍，且多为负。热敏Fra bibliotek阻测温的主要特点：
①灵敏度较高: 其电阻温度系数要比金属大10～ 100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；
RT
L S
A
L eB T S
AeB T
1
ln RT
ln
A B T
T (t 273.15)K
y a bx ln A a B b
a为y轴上截距, b为斜率
电阻的电阻—温度特性曲线图
R
3000
2500
2000
R /
1500
1000
500
0
20
40
60
80
100
t / oc
ln R / ln t
8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0
0.0026
lnRt Linear Fit of Data1_lnRt
0.0028
0.0030
1/T K-1
0.0032
0.0034
QJ23a型直流电桥使用说明
内接检流计, 电源3V, 倍率 X1;
用调零旋钮 对检流计调零;
关闭加热电流,开启风扇电源
箱式电桥
风扇开关
热学实验仪
阻值变化: 约3000Ω ~ 300Ω
【数据记录】
室温t0 =____℃ 热敏电阻值Rt0= _____Ω
误差分析-热敏电阻
用非平衡电桥研究热敏电阻摘要：文本结合用非平衡电桥研究热敏电阻实例来探讨用origin 软件做数据处理的方法，并分析其优势。
关键词：非平衡电桥，直线拟合 1 热敏电阻热敏电阻是一种电阻值随其电阻体温度变化呈现显著变化的热敏感电阻。
本实验所选择为负温度系数热敏电阻，它的电阻值随温度的升高而减少。
其电阻温度特性的通用公式为：TB T AeR = （1）式中T 为热敏电阻所处环境的绝对温度值(单位，开尔文)，今为热敏电阻在温度T 时的电阻值，A 为常数，B 为与材料有关的常数。
将式(l)两边取对数，可得:T BA R T +=ln ln （2）由实验采集得到T R T -数据，描绘出TR T 1-ln 的曲线图，由图像得出直线的斜率B ，截距A ln ，则可以将热敏电阻的参数表达式写出来。
2 平衡电桥电桥是一种用比较法进行测量的仪器，由于它具有很高的测t 灵敏度和准确度，在电测技术中有较为广泛的应用，不仅能测量多种电学量，如电阻、电感、电容、互感、频率及电介质、磁介质的特性;而且配适当的传感器，还能用来测量某些非电学量，如温度、湿度、压强、微小形变等。
在“测量热敏电阻温度特性”实验中用平衡电桥来测量热敏电阻的阻值，其原理如下： 在不同温度下调节电阻3R 的大小，使检流计G 的示数为0，有平衡电桥的性质可知123R R R R x=.在实验时，调节1R 和2R 均为1000欧姆。
则x R 的值即为3R 的值。
3 非平衡电桥原理图1非平衡电桥的原理图如图1所示。
非平衡电桥在结构形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。
非平衡电桥是使1R 2R 3R 保持不变，x R 变化时则检流计G 的示数g I 变化。
再根据“gI与x R 函数关系，通过测量g I 从而测得x R 。
由于可以检测连续变化的g I ，从而可以检测连续变化的x R ，进而检测连续变化的非电量。
4 实验条件的确定当电桥不平衡时，电流计有电流g I 流过，我们用支路电流法求出g I 与热敏电阻x R 的关系。
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热敏电阻最核心的问题是阻值随温度变化关系的确认，这是热敏电阻能够开展应用的前提。
本文采用负温度系数的半导体热敏电阻为研究对象，实验发现，阻值随温度的变化有一定的滞后性。
由于材料的滞后效应，测量结果与参考值有很大的偏差。
为了减小实验测量误差，采用升温和降温各测量一次，然后求平均值的方法，其测量结果与参考值吻合的很好，其材料参数值的相对误差大大减小，说明采用这种测量方法一定程度的消除了由于滞后性带来的系统误差。
这种消除实验误差的方法在类似的实验中也有一定的借鉴参考作用。
热敏电阻是其电阻值随温度变化非常敏感的电阻灵敏元件，不同的温度下呈现出不同的电阻值。
按照温度系数不同，可以将热敏电阻分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器。
正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，常见的正温度系数电阻是BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体；负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越小，该电阻材料是一些金属氧化物的半导体材料（李小龙，热敏电阻的分类、特性与应用研究：科技展望，2016）。
热敏电阻由于灵敏度较高、工作温度范围宽，还有体积小、使用方便、稳定性好等特点，在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
本文从热敏电阻阻值随温度变化的滞后性出发，探讨该滞后性对热敏电阻的温度特性研究产生的系统误差。
为了一定程度减小该实验误差的影响，采用升温和降温各测量一次的方法，实验结果发现：利用该方法可以有效的减小由于滞后性引起的系统误差。
1 半导体热敏电阻的电阻-温度特性
实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻率ρ和绝对温度T的关系可表示为（何佳清，霍剑青，大学物理实验与综合物理实验：高等教育出版社，2018）：
(1)
其中常数A1、B与材料的物理性质有关（徐海英，董慧媛，刘英，等.NTC热敏电阻B常数：电子器件，2004），T取绝对温度。
对于截面均匀的热敏电阻，其电阻值R T 可以根据电阻定律写为：
(2)
式中l为两电极间距离，s为热敏电阻的横截面。
常数A表示为温度T为无限大时热敏电阻的阻值（胡勇，祝忠明，周潞，NTC热敏电阻R-T特性的线性化研究：信息通信，2013），它不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系。
2 惠斯通电桥测量半导体热敏电阻
用伏安法测量电阻，受电流表内阻以及外接、内接法的影响，产生不可避免的系统误差。
采用惠斯通电桥测量电阻，从测量的方法、线路的设计和仪器的选择上，在系统误差上均优于伏安法，测量结果的准确性较伏安法有很大的提高（董琳，倪敏，韩唯伟，等.惠斯通电桥实验误差分析与研究：物理通报，2018；原媛，沈元华，赵在忠，等.惠斯通电桥实验中对互易桥臂测量结果的不确定度评定：物理实验，2014
）。
图1 惠斯通电桥原理图
惠斯通电桥的电路原理图如图1所示。
四个电阻R0，R1，R2，R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x就是待测电阻。
在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。
当B和D两点电位相等时，即U B=U D，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必有：
(3)
由惠斯通电桥平衡条件可得：
(4)
其中称为电桥的比例臂，R1、R2和R0都已知，即可求出R x。
在惠斯通电桥中，R1、R2和R0都是标准电阻，而制作标准电阻可以达到很高的精度，用惠斯通电桥测量电阻，就是把未知电阻和标准电阻进行比较来确定其阻值，所以测量的结果的准确度很高（原媛，沈元华，赵在忠，等.惠斯通电桥实验中对互易桥臂测量结果的不确定度评定：物理实验，2014）。
3 实验方案
本实验除了惠斯通电桥，温度控制仪以外，采用的热敏电阻是5KB3470，参数为常温（25℃）下阻值为5000[Ω]，常数B=3470[K]。
实验装置如图2所示，在容器内盛入水，将热敏电阻置于水热容器中。
升温时，直流电源加热电阻丝，使水温缓慢上升，温度由自动温控仪控制。
热敏电阻的两条引出线连接到惠斯通电桥的待测电阻R x接线柱上。
测试的温度从20℃开始，每增加2.5℃，作一次测量，直到70℃止。
测试过程中，电桥跟踪调平衡，始终在平衡点附近。
然后根据测量结果绘制热敏电阻R T-T特性曲线。
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
南方科技大学物理系 张蔡婕 张贤高 陈 佶
杨 珺 邵明珍
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图2 实验装置图
4 结果与讨论
实验测量得到不同温度下热敏电阻的阻值，对数据进行处理，按照目标方程进行数据拟合，拟合的结果图如图3所示。
从拟合结果可以看出，A =0.053[Ω]，B =3423.7[K]。
该结果与样品的参考值B =3470[K]相差很大，相对误差达到1.3%。
对于惠斯通电桥这么高精度的测量方法而言，该误差不能容忍。
为了消除偶然因素，我们换不同的
参考样品，和不同的设备，进行了相同的实验，都得到类似的结果。
图3 热敏电阻的温度特性曲线
为了进一步探讨误差来源，将热敏电阻的阻值随温度的变化测量结果与参考值进行对比，其对比图如图4所示。
我们从图中发现测量值略大于参考值。
分析原因，由于所用热敏电阻由半导体材料制成，其电阻的宏观体现与半导体材料的导电机制有关。
由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。
温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。
因此热敏电
阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。
图4 电阻测量结果与参考值对比图
从半导体材料的能带结构分析（王邦文，卢锦杰，竺江峰，探究桥臂电阻及待测电阻的阻值改变对惠斯通电桥相对不确定度的影响：大学物理实验，2016），如图5所示。
由于热激发，半导体导带中的电子浓度随温度呈指数式的增加，而本征半导体的电阻率同温度的关系主要取决于电子浓度同温度的关系。
随着温度的上升，半导体材料中的电子被激活参与导电，使得负温度系数的热敏电阻的阻值逐渐变小。
但是该过程是一个物理过程，需要时间来完成，但是在我们实验
中，温度逐渐上升，由于滞后性，热敏电阻阻值的测量结果偏向低温部分的阻值，所以阻值略大于相同温度的参考值。
从半导体材料的能带结构分析（刘恩科，罗晋生，半导体物理学：国防工业出版社，2007），如图5所示。
由于热激发，半导体导带中的电子浓度随温度呈指数式的增加，而本征半导体的电阻率同温度的关系主要取决于电子浓度同温度的关系。
随着温度的上升，半导体材料中的电子被激活参与导电，使得负温度系数的热敏电阻的阻值逐渐变小。
但是该过程是一个物理过程，需要时间来完成，但是在我们实验中，温度逐渐上升，由于滞后性，热敏电阻阻值的测量结果
偏向低温部分的阻值，所以阻值略大于相同温度的参考值。
图5 半导体的能带结构图
为了减小由于滞后性带来的测量误差，在完成一次升温测量之后，继续降温测量热敏电阻的阻值，测试的温度点与升温过程的温度点完全相同。
然后在相同的温度点对实验结果求平均值，同样采用Origin 作图的方法对数据进行处理。
其结果如图6
所示。
图6 热敏电阻的升温、降温测量以及平均值拟合结果图
同样采用相同的拟合方法，对平均值温度曲线进行数据拟合，得到的结果是A=0.043[Ω]，B=3478.9[K]。
此时得到的B 值与参考值B=3470[K]非常接近，其相对误差由1.3%降低到0.3%。
该结论说明采用升降温各测量一次求平均值的方法，一定程度的减小了由于热敏电阻阻值随温度变化的滞后性带来的系统误差。
5 结论
对于负温度系数的半导体热敏电阻，当温度变化时，其阻值会随温度呈指数衰减的形式。
但是如果仅采用升温单次测量其阻值，发现由于材料的滞后效应，测量结果与参考理论值有很大的偏差。
采用升降温各测量一次求平均值的方法，其测量结果与参考理论值吻合的很好，其材料参数B 值的相对误差由1.3%降低到0.3%，说明采用这种测量方法一定程度的消除了由于滞后性带来的系统误差。
基金项目：南方科技大学教改项目（XJJG201904）。
作者简介：张蔡婕，女，汉族，河北石家庄人，大学本科，现就读于南方科技大学物理系。
通讯作者：张贤高（1976—），男，湖北巴东人，博士，高级工程师，研究方向：主要从事半导体电子学方面的研究。