温度傳感器實習報告

温度傳感器實驗

蔡達 38030414

一． 實驗目的

瞭解各種温度傳感器（熱電偶、鉑熱電阻、PN結温敏二極管、半導體熱敏電阻、集成温度傳感器）的測温原理；

掌握熱電偶的冷端補償原理； 掌握熱電偶的標定過程；

瞭解各種温度傳感器的性能特點並比較上述幾種傳感器的性能。

二． 實驗儀器

温度傳感器實驗模塊，熱電偶（K型、E型），CSY2001B型傳感器系統綜合實驗台（以下簡稱主機），温控電加熱爐，連接電纜，萬用表：VC9804A，附表筆及測温探頭，萬用表：VC9806，附表筆

三． 實驗原理 （1）熱電偶測温原理

由兩根不同質的導體熔接而成的閉合迴路叫做熱電迴路，當其兩端處於不同温度時則迴路中產生一定的電流，這表明電路中有電勢產生，此電勢即為熱電勢。

圖1中 T為熱端，To為冷端，熱電勢EtEAB(T)EAB(T0)。

（2）熱電偶的標定

以K分度熱電偶作為標準熱電偶來校準E分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢與標準熱電偶熱電勢的誤差為ee校測+

（3）熱電偶的冷端補償

熱電偶冷端温度不為0℃時，需對所測熱電勢值進行修正，修正公式為：E（T，To）ET,t1ET1,T0

即：實際電動勢＝測量所得電勢＋温度修正電勢

（4）鉑熱電阻

鉑熱電阻的阻值與温度的關係近似線性，當温度在0℃≤T≤650℃時， RT=R0（1+AT+BT）式中：RT——鉑熱電阻T℃時的電阻值 RO——鉑熱電阻在0℃時的電阻值 A——係數（=3.96847×10-31/℃） B——係數（＝-5.847×10-71/℃2）

將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在温度變化時電橋失衡便可測得相應電路的輸出電壓變化值。

（5）PN結温敏二極管

半導體PN結具有良好的温度線性，根據PN結特性表達公式IIs(eRT1)可知，當一個qve標分e標測S標S標e校分。

PN結制成後，其反向飽和電流基本上只與温度有關，温度每升高一度，PN結正向壓降就下降2mv，利用PN結的這一特性可以測得温度的.變化。

（6）熱敏電阻

熱敏電阻是利用半導體的電阻值隨温度升高而急劇下降這一特性製成的熱敏元件。它呈負温度特性，靈敏度高，可以測量小於0.01℃的温差變化。

（7）集成温度傳感器

用集成工藝製成的雙端電流型温度傳感器，在一定的温度範圍內按1μA/K的恆定比值輸出與温度成正比的電流，通過對電流的測量即可得知温度值（K氏温度），經K氏-攝氏轉換電路直接顯示℃温度值。

四． 實驗數據記錄及處理

（1） 熱電偶標定實驗步驟

根據數據分別繪製K型熱電偶和E型熱電偶温度與熱電勢的關係曲線

K型熱電偶電壓—温度曲線電壓/mV40

506070温度/C

8090100

E型熱電偶電壓—温度曲線

電壓/mV

温度/C

將K型熱電偶作為標準熱電偶，計算被測熱電偶E型熱電偶的誤差。

ee校測+

e標分e標測

S標

S標e校分

計算結果填於表中。（2）鉑熱電阻

鉑熱電阻電壓—温度曲線

電壓/V温度/C

鉑電阻電壓温度修正曲線

電壓/V40

5060

70

温度/C

8090100

鉑電阻在40C~100C均在工作在線性狀態。

（3） PN結温敏二極管

電壓

/mV

PN結温敏二極管温度曲線

温度/C

PN結温敏二極管修正曲線

電壓/mV

温度/C

靈敏度S

VT



（4） 半導體熱敏電阻

半導體熱敏電阻電壓—温度曲線

電壓/V40

506070温度/C

8090100

半導體熱敏電阻電壓—温度修正曲線

電壓/V40

506070温度/C

80

90100

（5） 集成温度傳感器

集成温度傳感器電壓—温度曲線

電壓/V40

5060

70

温度/C

8090100

集成温度傳感器電壓—温度修正曲線

電壓/V40

506070温度/C

80

90100

五． 温度傳感器分析

熱電偶温度傳感器測量範圍270C~1800C，精度0.5C，線性/C。度需要至少四次多項式或等效的對照表，靈敏度數十V熱電阻温度傳感器測量範圍250C~900C，精度0.01C，線性度需要至少二次多項式或等效的對照表，靈敏度0.00385/C。PN結温敏二極管温度傳感器測量範圍1~400K，精度0.5C，線性度保持正向電流不變時近似線性，靈敏度2mV熱敏電阻温度傳感器測量範圍100C~150C/C。精度0.1C，線性度需要至少三次多項式或等效的對照表，靈敏度數個/C。集成温度傳感器測量範圍55C內無需線性化，靈敏度2mV/C~150C，精度1C，在1C範圍。