大学物理实验 测量温度传感器的温度特性 同济大学浙江学院物理教研室.

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1 大学物理实验 测量温度传感器的温度特性 同济大学浙江学院物理教研室

2 一、实验目的 1.测量铂电阻温度传感器的温度特性； 2.测量热敏电阻的温度特性； *3.测量p-n结温度传感器的温度特性。

3 二、实验原理 热电阻效应：当温度变化时，导体或半导体的电阻值随温度变化，这种物质的电阻率随温度变化而变化的现象称为热电阻效应。
根据热电阻效应制成的传感器叫作热电阻传感器。 金属热电阻 ——铂电阻 分类 半导体热电阻（或称热敏电阻）

4 二、实验原理 1. 铂电阻Pt100温度传感器 1）特点 优点：物理化学性能稳定，易于提纯，便于加工 ——温度传感器 缺点：温度系数较小
准确度高 灵敏度高 稳定性好 缺点：温度系数较小

5 二、实验原理 2） 温度与阻值的关系 温度测量范围：-200ºC～650ºC
t/℃ R/Ω -50.0 80.31 -10.0 96.09 30.0 111.67 70.0 127.08 110.0 142.29 150.0 157.33 190.0 172.17 -40.0 84.27 0.0 100.00 40.0 115.54 80.0 130.90 120.0 146.07 160.0 161.05 200.0 175.86 -30.0 88.22 10.0 103.90 50.0 119.40 90.0 134.71 130.0 149.83 170.0 164.77 -20.0 92.16 20.0 107.79 60.0 123.24 100.0 138.51 140.0 153.58 180.0 168.48 0－650ºC范围内 0－100ºC范围内 A1为温度系数，近似值为

6 二、实验原理 3）Pt100应用 轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。
汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制

7 二、实验原理 2.热敏电阻的类型和特点 1）NTC（负温度系数）型热敏电阻 2）PTC（正温度系数）型热敏电阻
电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品； 汽车电子温度测控电路； 冷暖设备、加热恒温电器； 温度传感器、温度仪表； 医疗电子设备、电子盥洗设备； 手机电池及充电电器。 2）PTC（正温度系数）型热敏电阻 3）CTC（临界温度系数）型热敏电阻 开关

8 二、实验原理 3.NTC型热敏电阻 电阻－温度特性符合负指数规律 温度<450ºC范围 B是热敏电阻材料常数，
一般情况下B为2000～6000K。 温度系数 B=4000K，T=293.15K时， 线性化处理 A、B为常数

9 pn结温度传感器输出特性呈线性，测温精度高。
二、实验原理 4.pn结温度传感器 由pn结构成的二极管和三极管的伏安特性对温度有很大的依赖性，利用这一点可制成pn结温度传感器（温敏二极管）和晶体管温度传感器。 pn结温度传感器输出特性呈线性，测温精度高。 常温条件下， 时 保持正向电流恒定（通常取100μA或1mA） 为半导体材料参数， 为温度系数

10 三、实验仪器 电阻箱 温度传感器温度特性实验仪

11 四、实验内容 1.测量铂电阻的温度特性 1) 恒电流法 2) 铂电阻温度特性的测量 U1= ，R1= ，I0= 1.000mA t/℃
U/V Rt/Ω t /℃

12 四、实验内容 2.测量热敏电阻的温度特性 1)电桥法 2) 热敏电阻温度特性的测量

13 五、注意事项 热敏电阻只能在规定的温度范围内工作，否则会损坏元件，导致性能不稳定。
2)作为温度传感器，同样应尽量避免热敏电阻自身发热（自热效应，会影响测温精度），因此，在测量时流过热敏电阻的电流必须很小（不超过1mA）。

14 六、数据记录与处理 1. 铂电阻Pt100的温度特性 由图可知：R0= 由直线上两点求出斜率R0A1= 根据公式 推导出A1=
U/V R/Ω 32.0 0.1127 112.7 54.8 0.1200 120.0 36.0 0.1135 113.5 59.4 0.1221 122.1 40.2 0.1147 114.7 65.3 0.1253 125.3 45.3 0.1164 116.4 68.9 0.1270 127.0 50.1 0.1181 118.1 72.1 0.1277 127.7 由图可知：R0= 由直线上两点求出斜率R0A1= 根据公式 推导出A1= 写出表达式 Rt=R0(1+A1t)

15 六、数据记录与处理 2. 热敏电阻的温度特性 由图中直线上2点求出斜率B，并由点斜式方程计算出截距lnA 写出表达式 化成标准式 t/℃
RT/Ω T/K lnRT 1/T/*10-3K-1 67.7 210.0 340.9 5.347 2.933 62.3 250.0 335.5 5.521 2.981 57.8 290.0 331.0 5.670 3.021 52.4 350.0 325.6 5.858 3.071 46.9 425.0 320.1 6.052 3.124 42.3 505.0 315.5 6.225 3.170 37.7 600.0 310.9 6.397 3.216 32.8 725.0 306.0 6.586 3.268 由图中直线上2点求出斜率B，并由点斜式方程计算出截距lnA 写出表达式 化成标准式

16 六、数据记录与处理 图解法注意点： 1)采用坐标纸作图； 2)图名，坐标轴上标明物理量、单位、标度等；
3)描点法，连线使实验点在线两侧均匀分布； 4)求斜率时，应在直线上取两点（不能取实验数据点），相距远些，用符号标出，并注明数据。 U /V 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 I /mA 16.00 20.00 24.00 电阻伏安特性曲线 B (8.50,19.20) 由图上A、B两点可得被测电阻R为： A (1.50,3.00)