物理实验报告
实验一
一、实验题目：用热敏电阻测量温度
二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、实验原理：（1）半导体热敏电阻的电阻——温度特性
某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关
系满足式（1）：
T
B
T e R R ∞= （1）
式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得;
∞+=
R T B
ln lnR T (2) 可以通过做T lnR －T
1
曲线，将曲线改直。
根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定：
dt
dR R a t
t 1=
(3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。
（2）惠斯通电桥的工作原理
在电桥平衡下可推导出来：02
1
R R R R x =
当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为：
x
x R R n
S /??=
（4）
式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。
（3）实验装置图：
四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计
五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏
电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡
得R0，改变R0为R0+ΔR0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏
度；再将R0改变为R0-ΔR0，使检流计反方向偏转一格，求电
桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量以后
可以减小这种误差）
（2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次
R t，直到85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各
对应温度点的R t。求升温和降温时的各R的平均值，然后绘制出
热敏电阻的R t-t特性曲线
六、实验数据记录：
表3.5.2--1
表3.5.2—2
表3.5.2-3
七、实验数据分析
（1）t R t 特性曲线
Data: Data1_B Model: Boltzmann
Equation:
y = A2 + (A1-A2)/(1 + exp((x-x0)/dx))
Weighting:
y No weighting
Chi^2/DoF = 447.3105 R^2 = 0.99899
A1 36248.66599 ?00072.74652 A2 153.01509 ?4.70971 x0 -43.19376 ?2.47654
dx 22.23472
?.76792
图3.5.2--1
由Original 7.0绘制该图的微分曲线得：
图中曲线即为
图3.5.2—1的微分曲线， 图中红点为
（-50.0 ，-21.0）
图3.5.2--1
图3.5.2--2
故在50℃ ，
dt
dR
=-21.0Ω/℃ dt dR R a t t 1==0299.0705
.21-=- ℃1- ①
（2）T
R t 1
ln -曲线
Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X Parameter
Value
Error
----------------------------------------
A -4.02715 0.08779
B 3421.7815 28.6148 --------------------------------------- R SD N P
--------------------------------------- 0.99955 0.02257 15 <0.0001 ---------------------------------------
图3.5.2--3
A=-4.027150.08779± B=3421.781528.6148±
由（2）式得：∞+=
R T B
ln lnR T 于是有 0272.478
.3421lnR T -=T P 999.0≥
R ∞=0178.002715.4=-e Ω
又0195.008779.002715.4=+-e 0163.008779.002715.4=--e R ∞=0.0178±0.0017Ω P 999.0≥
0328.012-=-==
T
B
dt dR R a t t ℃1- ==
2
T u u B
α0.0003 所以 0003.00328.0±-=a ℃1- P 999.0≥ ②
比较①、②两种结果，应为第二种更为准确，引起采用线性拟合减小了偶然误差，故更为准确。
八、思考题
1．如何电桥的灵敏度？
答：要提高电桥灵敏度可选用更精密的电流计，使用更高精度的可变电阻，以此来提高电桥的灵敏度。
2．电桥选择不同的量程时，对结果的准确度（有效数字）有何影响？
答：当电桥选用较大的量程时，电桥的准确度就比较差，即有效数字位数较少；当电桥选用较小的量程时，电桥的准确度就比较好，即有效数字位数较多。
3．玻璃温度计的温度示值与实际温度有差异，对实验结果有什么影响？应如何保证所测的温度值准确？
答：温度计的温度示值与实际温度有差异会使实验结果不准确产生较大的实验误差。换用较准确的温度计，确保温度值的准确性。控制好加热电压使温度在测量点处有更好的控制性，使实验者更为准确快速地在所测温度处测得数据。
PB05210298 张晶晶 实验报告三 实验题目：用热敏电阻测量温度 实验原理： 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 2． 惠斯通电桥的工作原理 半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围，一般在1～106 Ω,需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。 惠斯通电桥的原理，如图3.5.2-2（a ）所示。四个电阻R 0、R 1、R 2、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E ，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，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有02 1 R R R R x = ，
R 1/R 2和R 0都已知，R x 即可求出。R 1/R 2称电桥的比例臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000 七挡。R 0为标准可变电阻，由有四个旋钮的电阻箱组成，最小改变量为1Ω，保证结构有四位有效数字。 02 1 R R R R x 是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。如实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为10-6A ，当通过它的电流比10-7A 还小时，指针的偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有
题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控 制系统设计 摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。 关键词： NTC TL431 温度线性转换 Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D and D/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy + 1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function. Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion
1 实验题目： 用热敏电阻测量温度 实验目的：本实验旨在了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理： 1.半导体电阻与金属电阻的电阻-温度特性 半导体的电阻与温度关系满足：T B T e R R ∞= 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 而金属的电阻与温度的关系满足： )](1[1212t t a R R t t -+= 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由下式来决定：dt dR R a t t 1= R t 是在温度为t 时的电阻值，由下图可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 因此，热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度特性是线性的。热敏电阻的温度系数约为-（30~60）×10-4K -1，金属的温度系数为1 4104--?K （铜），两者相比，热敏电阻的温度系数几乎大几十倍。所以，半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多。 2.惠斯通电桥的工作原理 半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围，一般在1～106 Ω,需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。 惠斯通电桥的原理，如下图所示。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 组成一个四边形，R x 是待测电阻。当B 和D 两点电位相等时，检流计G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有02 1 R R R R x = 。 电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有R x =R 0，这时若把R 0改变一个微小量ΔR 0，电桥便失去平衡从而有电流I G 流过检流计，如果I G 小到检流计察觉不出来，那么人们仍然会认为电桥是平衡的，因而00R R R x ?+=，ΔR 0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差，因此引入电桥灵敏度S ，定义为：x x R R n S /??= Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。
3.5.2 用热敏电阻测量温度 （本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》） 热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。根据所具有电阻温度系数的不同，热敏电阻可分三类：1．正电阻温度系数热敏电阻；2．临界电阻温度系数热敏电阻；3．普通负电阻温度系数热敏电阻。前两类的电阻急变区的温度范围窄，故适宜用在特定温度范围作为控制和报警的传感器。第三类在温度测量领域应用较广，是本实验所用的热敏元件。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小、结构简易，电阻温度系数绝对值大等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化。我国有关科研单位还研制出可测量从-260℃低温直到900℃高温的一系列不同类型的热敏电阻传感器，在人造地球卫星和其他有关宇航技术、深海探测以及科学研究等众多领域得到广泛的应用。本实验旨在了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材 料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 由式（1）和式（2）及图3.5.2-1可知，热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较，有三个特点： （1） 热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度特性是线性的。
电子设计大赛论文 （B组） 热敏电阻测温电路设计 第三十组 K3队 组队成员：顾代辉黄龑罗程 2010年5月23日
摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个 很重要的东西。下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。这里我们简 单的将 ref R 改成25k 。对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就 能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。 关键词：温度传感器 AVR 串口显示 I ．电路分析 （1） 电流产生电路分析： 首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知 111211 120 V V I I === 有： 1121221 O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V = 即第一个运放功能为将信号放大两倍。 对于运放A2,同理，有 212221 220 V V I I === 有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。
又：24211234( )2 REF O REF O O V V R V V V V R R -?+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+ 故： REF R 两端分到的电压为 122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-= 由此可见： REF R 两端分压恒为基准电压 REF V ，只要基准电压和 REF R 的值不变，则 通过 REF R 的电流REF REF V I R = 2.5 12.5mA k ==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。 由于3233p n V V V ==，故Rline 和R6相当于并联， 66'1001R R I I Rline ==，故100'101 I I I =≈ 故可认为恒定电流I 都通过热敏电阻RTD 。 运放A3以及NTD 分析： 由叠加法分析，当31V 接地时，033131317100'6100R k V V V V R k =- =-=- 当32V 接地时，03323276100100''26100R R k k V V V R k ++= == 故0303033231'''2V V V V V =+=- …………………… ① 而32()'RTD V Rline R I =+? …………………… ② 31(2)'RTD V Rline R I =+? …………………… ③
热敏电阻根据温度系数分为两类：正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。由于特性上的区别，应用场合互不相同。 正温度系数热敏电阻简称PTC（是Positive Temperature Coefficient 的缩写），超过一定的温度(居里温度---居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。其原理是在陶瓷材料中引入微量稀土元素，如La、Nb...等，可使其电阻率下降到10Ω.cm以下，成为良好的半导体陶瓷材料。这种材料具有很大的正电阻温度系数，在居里温度以上几十度的温度范围内，其电阻率可增大 4~10个数量级，即产生所谓PTC效应。 目前大量被使用的PTC热敏电阻种类：恒温加热用PTC热敏电阻；低电压加热用PTC热敏电阻；空气加热用热敏电阻；过电流保护用PTC热敏电阻；过热保护用PTC热敏电阻；温度传感用PTC热敏电阻；延时启动用PTC 热敏电阻。 负温度系数热敏电阻简称NTC（是Negative Temperature Coefficient 的缩写），泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。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。 PTC、NTC两种热敏电阻都可以用作温度传感，在目前的实际应用中，多采用NTC热敏电阻作为温度测量、控制的温度传感器。 NTC负温度系数热敏电阻专业术语 零功率电阻值R T（Ω） R T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。
物理实验报告 实验一 一、实验题目：用热敏电阻测量温度 二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、实验原理：（1）半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关 系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得; ∞+= R T B ln lnR T (2) 可以通过做T lnR － T 1 曲线，将曲线改直。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= (3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 （2）惠斯通电桥的工作原理 在电桥平衡下可推导出来：02 1 R R R R x = 当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为：
x x R R n S /??= （4） 式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。 （3）实验装置图：
四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计 五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏 电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡 得R0，改变R0为R0+ΔR0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏 度；再将R0改变为R0-ΔR0，使检流计反方向偏转一格，求电 桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量以后 可以减小这种误差） （2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次 R t，直到85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各 对应温度点的R t。求升温和降温时的各R的平均值，然后绘制出 热敏电阻的R t-t特性曲线 六、实验数据记录： 表3.5.2--1 表3.5.2—2
热敏电阻温度测量电路 下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理 该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。 热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。 检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。 通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计 （1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。 （2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R
温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1：
2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。
测量热敏电阻的温度特性 热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件，根据其电阻率随温度变化的特性不同，大致可分为三种类型：（1）NTC （负温度系数）型热敏电阻；（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。其中PTC 型和CTC 型热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度剧烈变化，因此可用做开关元件。热敏电阻器在温度测控、现代电子仪器及家用电器（如电视机消磁电路、电子驱蚊器）等中有广泛用途。在温度测量中使用较多的是NTC 型热敏电阻，本实验将测量其电阻温度特性。 1.实验目的 (1)测量NTC 型热敏电阻的温度特性； (2)学习用作图法处理非线性数据。 2.实验原理 NTC 型热敏电阻特性 NTC 型热敏电阻是具有负的温度系数的热敏电阻，即随着温度升高其阻值下降，在不太宽的温度范围内（小于450℃），其电阻-温度特性符合负指数规律。 NTC 热敏电阻值R 随温度T 变化的规律由式(1-1)表示 T B T Ae R = （1-1） 其中A 、B 为与材料有关的特性常数，T 为绝对温度，单位K 。对于一定的热敏电阻， A 、 B 为常数。对式（1-1）两边取自然对数有 T B A R T + =ln ln (1-2) 从T R T 1ln -的线性拟合中，可得到A 、B 的值，写出热敏电阻温度特性 的经验公式。 3.实验内容 （1）连接电路。 （2）观察NTC 型热敏电阻的温度特性。 （3）测量NTC 型热敏电阻的温度特性。
（4）数据处理 R 特性曲线； a. 画出热敏电阻的t
b. 画出T R T 1ln 曲线，求出其直线的截距、斜率，即可求得A 、B ，写 出热敏电阻温度特性的经验公式。 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
//;************************************************* 1.//;* heat.c ** 2.//;************************************************* 3.//;* 本程序为热敏电阻输入处理模块程序 4.//;* 将温度值在LCD特定位置显示 5.//;* 占用I/O RA1,RB5,RB4,RB3 6.//;* 使用RAM 7.//;* 程序包括: 8.//;* - tempdeal 热敏电阻输入处理子程序 9.//;* - heattab 温度值校准表 10.//;* 11.//;* 入口参数无 12.//;* 出口参数 TempH,TempL (温度值) 13.//;************************************************* 14.#include
NTC热敏电阻器在高精度温度测量中的应用 于丽丽1,王剑华2,殳伟群2 (1.同济大学电子信息学院,上海200092;2.同济大学中德学院,上海200092) 摘 要:介绍了用NT C热敏电阻器进行高精度温度测量的几点考虑。分析了影响测量精度的各种因素,并提出了一些解决方法,主要的措施有:直流恒流源微安级电流;四线制测量电路;高分辨力(24位)ADC;数字滤波;仪器自校准等。实际测量表明:使用恰当的热敏电阻器在较窄的范围内(0～60℃)测量精度可达±0.001℃。 关键词:热敏电阻器;高精度温度测量;校准 中图分类号:TP223 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2004)12-0075-03 Application of NTC thermistor in high accurate temperature measurement Y U Li2li1,W ANGJian2hua2,SH U Wei2qun2 (1.Dept of E lct I nfo,Tongji U niversity,Sh angh ai200092,China; 2.Dept of China2G erm any,Tongji U niversity,Sh angh ai200092,China) Abstract:A few res olvents of the problems in high accurate tem perature measurement using NT C thermistors are intro2 duced.The various factors affected measurement accuracy are analyzed,and a few res olvents are advanced.S ome mea2 sures are used:constant current s ource offering microam pere current,4wire tem perature measuring circuit,ADC with ex2 cellent res olution,digital filter,instrument recalibration itself,etc.I t is indicated that high accuracy of0.001℃in a nar2 row range of tem perature(0～60℃)can be achieved by using fit thermistors. K ey w ords:thermistor;high2accurate tem perature measurement;calibration 0 引 言 NT C热敏电阻器除具有体积小、响应快、耐振动等优点外,还有阻值高、温度特性曲线的斜率大等特点。由于阻值高,往往可以忽略引线电阻的影响,即允许采用二线制接法。由于阻值随温度变化大,相应输出较大,对二次仪表的要求相对较低。缺点是量程窄、互换性差。 针对本文涉及研制项目温度测量量程窄、测量精度要求高(22℃±0.01℃)等特点,选用了经反复老化、长期稳定性指标优于0.002℃/a的热敏电阻器。尽管其阻值很高,仍然采用四线制的接法,以消除很小一点的引线电阻影响。对单支传感器进行了量程范围内多个温度点的严格标定。将其与采用特殊结构的61 2 电阻测量仪表相配合,最后,得到了期待的精度[1]。 1 高精度温度测量系统的研究 1.1 数学模型 热敏电阻与温度的关系是严重非线性。为了对这种非线性进行尽可能准确的描述,采用了如下的S teinhart2Hart 方程 收稿日期:2004-06-27 R=exp(A+ B T +C T2 +D T3 ),(1)式中 T为绝对温度值,K;R为热敏电阻器在温度为T时的电阻值,Ω。A,B,C,D则为4个特定的参数。一般需要采用多个温度点(至少4点)的标定获得热敏电阻器在已知温度点的阻值,然后,经过拟合获得模型的参数。这是一个从T和R出发推算A,B,C,D的过程,即校准或建模的过程。而测量时,则是在已知A,B,C,D的前提下,根据测出的R和数学模型推算出T的过程,这实际上是个内插的过程。 1.2 影响测量精度的因素 为了用热敏电阻器进行高精度的温度测量,必须研究各种影响因素,并采取相应的对策。在不考虑热敏电阻器的长期稳定性的前提下,尚有如下因素应当考虑: (1)热敏电阻器的标定:从第1.1节的表述可以看出:高精度的测量实际是一个高精度的内插问题。而要进行高精度的内插,需要事先进行高精度的建模。而高精度的建 57 2004年第23卷第12期 传感器技术(Journal of T ransducer T echnology)
热敏电阻测温电路 热敏电阻测量电路 本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 2.2.1 原理电路 本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S 为转换开关。 图2.2.1 测温控温电路由RT检测到的温度信息，输入D1的反馈回路。该信息既作为D2的输入信号，经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通，继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。
2.2.2 主要元器件选择本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内， 其电阻-温度特性见图2.2.3. 图2.2.2 线化电路线化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。 2.2.3 安装与调试调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1，调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃.
物理实验报告 化学物理系 05级 姓名 张亮 实验时间 3/27晚 学号 PB05206050 实验一（3.5.2） 一、实验题目：用热敏电阻测量温度 二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、实验原理：（1）半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度 关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得; ∞+= R T B ln lnR T (2) 可以通过做T lnR － T 1 曲线，将曲线改直。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= (3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 （2）惠斯通电桥的工作原理 在电桥平衡下可推导出来：02 1 R R R R x = 当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为： x x R R n S /??= （4） 式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x
若不能改变，可通过改变标准电阻R0来测电桥灵敏度），Δn越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。 （3）实验装置图：
四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计 五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热 敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平 衡得R0，改变R0为R0+ΔR0，使检流计偏转一格，求出电桥 灵敏度；再将R0改变为R0-ΔR0，使检流计反方向偏转一格， 求电桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量 以后可以减小这种误差） （2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次 R t，直到85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各 对应温度点的R t。求升温和降温时的各R的平均值，然后绘制 出热敏电阻的R t-t特性曲线 六、实验数据记录：
实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、 曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物： T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1 R R R R x = ，在检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。 实验内容：
1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率 dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t -==α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况： E=3V 内接电表 E=9V 内接电表 ΔR=1Ω,1=?n ΔR=1Ω,2=?n T/℃ R T /Ω T/℃ R T /Ω 25 1687 25 1267 30 1390 30 1031 35 1162 35 862 40 973 40 723 45 824 45 620 50 699 50 526 55 601 55 459 60 520 60 397 65 446 65 348 70 386 70 306 75 324 75 268 80 293 80 238 85 255 85 212 对实验数据的分析如下：
少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲 线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物：T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1R R R R x = ，在 检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。
少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验内容： 1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量 程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t - == α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况：
用热敏电阻测量温度试 验 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
物理实验报告 实验一 一、实验题目：用热敏电阻测量温度 二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、实验原理：（1）半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足 式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得; ∞+= R T B ln lnR T (2) 可以通过做T lnR － T 1 曲线，将曲线改直。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= (3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 （2）惠斯通电桥的工作原理 在电桥平衡下可推导出来：02 1 R R R R x = 当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为： x x R R n S /??= （4）
式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。 （3）实验装置图： 四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计 五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电 阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量以后可以减小这种误差） （2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到 85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的R t 。求升温和降温时的各R 的平均值，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线 七、实验数据分析 （1）t R t -特性曲线 Data: Data1_B Model: Boltzmann Equation: Weighting: y No weighting
课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院 班级： 学生： 学号： 小组成员： 指导教师：
目录 一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2) 1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2) 2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2) 3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------( 2) 二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3） 1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT89C51的简介及管脚功能---------------------------------------------(3) 1-1、AT89C51的最小系统介绍-----------------------------------------------(5) 2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计 ---------------------------（7） 2-1、MF58热敏电阻的介绍---------------------------------------------------(8) 2-2、温度测量电路的设计----------------------------------------------------(10) 3、LED数码管显示电路的设计---------------------------------------------------(11) 3-1、显示电路驱动系统的设计