4-温度传感器的温度特性测量及应用详解
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UR1 URt
R1 I0
Rt
Rt 为热电阻
UR1为 R1上的电压
用于监测电路的电流
Urt 为 Rt 上的电压
U R t R1U Rt Rt I0 U R1
当电路电流为 I0 , 温度为 t 时，热电阻Rt 为
2. 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2 所示
特
点
准确度高、测量范围大
热 电 阻
热 电 偶
电阻率大、温度系数大、线性差、 一致性差 用于高温测量、低温测量两大类、 必须有恒温参考点（如冰点）
铂铑-铂铑（B） 镍铬-镍硅（K） 镍铬-康铜（E） 铁-康铜 （J） PN 结温度传感器 IC 温度传感器
其 它
体积小、灵敏度高、线性好、一 致性差 线性度好、一致性好
1. 学 习 用 恒 电 流 法 测 量 热 电 阻 2. 学 习 用 直 流 电 桥 法 测 量 热 电 阻 3. 测 量 铂 电 阻 温 度 传 感 器 (Pt100) 的 温 度 特 性 4. 测量热敏电阻（负温度系数）温度传感器 NTC1K 的 温 度 特 性 5. 测 量 PN 结 温 度 传 感 器 的 温 度 特 性 6. 测量电流型集成温度传感器（AD590）的温度特性 7. 测量电压型集成温度传感器（LM35）的温度特性
Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 )
Rt、R0 分别为铂电阻在温度 t、0℃ 时的电阻值
A~ 10-3, B~ 10-7, C~10-12 为 温度系数
3. Pt100铂电阻温度传感器
对于常用的工业铂电阻 在 0～100℃ 范围内 Rt 的表达式 可近似线性为 Rt = R0 ( 1 + A1t ) Pt100 铂电阻的阻值 0℃ 时 Rt =100 Ω
“温度”是一个重要的热学物理量
和我们的生活环境密切相关
对实验及生产的结果至关重要
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
类 型
传感器 铂电阻 铜电阻 镍电阻 半导体热敏电阻 铂铑-铂 （S）
测温范围/℃ -200——650 -50——150 -60——180 -50——150 0——1300 0——1600 0——1000 -200——750 -40——600 -50——150 -50——150
直流平衡电桥
把四个电阻 R1, R2, R3, Rt 连成一个四边形回路
ABCD
每条边称作电桥的一个 “桥臂”
在对角接点 A、C 之间连入直流电源 E
在对角接点 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”
直流平衡电桥
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 UAB =UAD , UBC = UDC 电流 Ig =0, 流过电阻 R1、R3 的电流相等，I1 = I3 同理 又 ∵ 因此 I2 = IRt I1R1 = I2R2 IRtRt = I3R3
3. Pt100铂电阻温度传感器
百度电阻比 W （ 100 ） =1.3850 时， Ro 为 100Ω 或 10Ω，称为 Pt100 铂电阻或 Pt10 铂电阻 铂电阻的阻值与温度之间的关系：
当温度 t 在 -200 ～ 0℃ 之间时 Rt = R0 [ 1 + At + Bt2 + C ( t - 100C ) t3 ] 当温度 在 0 ～ 650℃ 之间时
物理实验设计与应用
（高中）
朱炯明
上海师范大学 数理信息学院
物理实验设计与应用
三 非线性元件伏安特性测量及发光二极管应用 四 温度传感器的温度特性测量及应用 五 光敏传感器的光电特性测量及应用
温度传感器的温度特性测量及应用
目的要求 实验仪器 实验原理 实验内容 思考题 附录
目的要求
A1 温度系数，近似为 3.85×10-³ /℃
100℃ 时
Rt =138.5 Ω
4. 热敏电阻(NTC1K)温度传感器
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
电阻阻值随温度升高而减小，NTC型 (负温度系数) 电阻阻值随温度升高而增大，PTC型 (正温度系数) CTC 型 ( 临 界 温 度 ) 以 上 三 种 热 敏 电 阻 特 性 曲 线 见 图 3
图3
4. 热敏电阻(NTC1K)温度传感器
热敏电阻电阻率大，温度系数大
但其非线性大，置换性差，稳定性差
通常只适用Leabharlann Baidu一般要求不高的温度测量
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 1 1
RT R0e
B 是热敏电阻材料常数，一般情况下
R1 R3 R2 Rt
R1 Rt R3 R2
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 复制性好，易工业化生产 电阻率较高
可用于工业检测中的精密测温和温度标准 缺点：价格昂贵，温度系数偏小，受磁场影响较大 按 IEC标准，铂电阻的测温范围为 -200——650℃
B( ) T T0
Rt、R0 是温度为 T(K), T0 (K) 时的电阻值 B为 2000～6000K
实验原理
1. 恒电流法测量热电阻
2. 直流电桥法测量热电阻
3. Pt100 铂电阻温度传感器
4. 热敏电阻 ( NTC1K ) 温度传感器
5. PN 结温度传感器 6. 电流型集成温度传感器（AD590） 7. 电压型集成温度传感器（LM35）
1. 恒电流法测量热电阻
电路如 图1 所示 电源采用恒流源 R1为已知数值的固定电阻
实验仪器
FD-TTT-A 温度传感器温度特性实验仪 的组成：
高准确度控温恒温加热系统
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 数字电压表 实验插接线 等
实验原理
R1 I0
Rt
Rt 为热电阻
UR1为 R1上的电压
用于监测电路的电流
Urt 为 Rt 上的电压
U R t R1U Rt Rt I0 U R1
当电路电流为 I0 , 温度为 t 时，热电阻Rt 为
2. 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2 所示
特
点
准确度高、测量范围大
热 电 阻
热 电 偶
电阻率大、温度系数大、线性差、 一致性差 用于高温测量、低温测量两大类、 必须有恒温参考点（如冰点）
铂铑-铂铑（B） 镍铬-镍硅（K） 镍铬-康铜（E） 铁-康铜 （J） PN 结温度传感器 IC 温度传感器
其 它
体积小、灵敏度高、线性好、一 致性差 线性度好、一致性好
1. 学 习 用 恒 电 流 法 测 量 热 电 阻 2. 学 习 用 直 流 电 桥 法 测 量 热 电 阻 3. 测 量 铂 电 阻 温 度 传 感 器 (Pt100) 的 温 度 特 性 4. 测量热敏电阻（负温度系数）温度传感器 NTC1K 的 温 度 特 性 5. 测 量 PN 结 温 度 传 感 器 的 温 度 特 性 6. 测量电流型集成温度传感器（AD590）的温度特性 7. 测量电压型集成温度传感器（LM35）的温度特性
Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 )
Rt、R0 分别为铂电阻在温度 t、0℃ 时的电阻值
A~ 10-3, B~ 10-7, C~10-12 为 温度系数
3. Pt100铂电阻温度传感器
对于常用的工业铂电阻 在 0～100℃ 范围内 Rt 的表达式 可近似线性为 Rt = R0 ( 1 + A1t ) Pt100 铂电阻的阻值 0℃ 时 Rt =100 Ω
“温度”是一个重要的热学物理量
和我们的生活环境密切相关
对实验及生产的结果至关重要
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
类 型
传感器 铂电阻 铜电阻 镍电阻 半导体热敏电阻 铂铑-铂 （S）
测温范围/℃ -200——650 -50——150 -60——180 -50——150 0——1300 0——1600 0——1000 -200——750 -40——600 -50——150 -50——150
直流平衡电桥
把四个电阻 R1, R2, R3, Rt 连成一个四边形回路
ABCD
每条边称作电桥的一个 “桥臂”
在对角接点 A、C 之间连入直流电源 E
在对角接点 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”
直流平衡电桥
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 UAB =UAD , UBC = UDC 电流 Ig =0, 流过电阻 R1、R3 的电流相等，I1 = I3 同理 又 ∵ 因此 I2 = IRt I1R1 = I2R2 IRtRt = I3R3
3. Pt100铂电阻温度传感器
百度电阻比 W （ 100 ） =1.3850 时， Ro 为 100Ω 或 10Ω，称为 Pt100 铂电阻或 Pt10 铂电阻 铂电阻的阻值与温度之间的关系：
当温度 t 在 -200 ～ 0℃ 之间时 Rt = R0 [ 1 + At + Bt2 + C ( t - 100C ) t3 ] 当温度 在 0 ～ 650℃ 之间时
物理实验设计与应用
（高中）
朱炯明
上海师范大学 数理信息学院
物理实验设计与应用
三 非线性元件伏安特性测量及发光二极管应用 四 温度传感器的温度特性测量及应用 五 光敏传感器的光电特性测量及应用
温度传感器的温度特性测量及应用
目的要求 实验仪器 实验原理 实验内容 思考题 附录
目的要求
A1 温度系数，近似为 3.85×10-³ /℃
100℃ 时
Rt =138.5 Ω
4. 热敏电阻(NTC1K)温度传感器
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
电阻阻值随温度升高而减小，NTC型 (负温度系数) 电阻阻值随温度升高而增大，PTC型 (正温度系数) CTC 型 ( 临 界 温 度 ) 以 上 三 种 热 敏 电 阻 特 性 曲 线 见 图 3
图3
4. 热敏电阻(NTC1K)温度传感器
热敏电阻电阻率大，温度系数大
但其非线性大，置换性差，稳定性差
通常只适用Leabharlann Baidu一般要求不高的温度测量
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 1 1
RT R0e
B 是热敏电阻材料常数，一般情况下
R1 R3 R2 Rt
R1 Rt R3 R2
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 复制性好，易工业化生产 电阻率较高
可用于工业检测中的精密测温和温度标准 缺点：价格昂贵，温度系数偏小，受磁场影响较大 按 IEC标准，铂电阻的测温范围为 -200——650℃
B( ) T T0
Rt、R0 是温度为 T(K), T0 (K) 时的电阻值 B为 2000～6000K
实验原理
1. 恒电流法测量热电阻
2. 直流电桥法测量热电阻
3. Pt100 铂电阻温度传感器
4. 热敏电阻 ( NTC1K ) 温度传感器
5. PN 结温度传感器 6. 电流型集成温度传感器（AD590） 7. 电压型集成温度传感器（LM35）
1. 恒电流法测量热电阻
电路如 图1 所示 电源采用恒流源 R1为已知数值的固定电阻
实验仪器
FD-TTT-A 温度传感器温度特性实验仪 的组成：
高准确度控温恒温加热系统
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 数字电压表 实验插接线 等
实验原理