PAGEPAGE5溫度傳感器的溫度特性研究實(shí)驗(yàn)講義前言“溫度”是一個重要的熱學(xué)物理量，它不僅和我們的生活環(huán)境密切相關(guān)，在科研及生產(chǎn)過程中，溫度的變化對實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)的結(jié)果也是至關(guān)重要的，所以溫度傳感器的應(yīng)用更是十分廣泛的?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．測量典型溫度傳感器的溫度特性。2．了解溫度傳感器的原理與應(yīng)用，學(xué)會用溫度傳感器組裝數(shù)字式溫度測量儀表。3.用幾種常用的溫度傳感器組裝溫度測量儀表（顯示）與溫度控制裝置。【實(shí)驗(yàn)儀器】型物理設(shè)計(jì)性（熱學(xué)）實(shí)驗(yàn)裝置1套?！緦?shí)驗(yàn)原理】溫度傳感器是利用一些金屬、半導(dǎo)體等材料與溫度相關(guān)的特性制成的。本實(shí)驗(yàn)將通過測量常用的溫度傳感器的特征物理量隨溫度的變化，來了解這些溫度傳感器的工作原理。電流型集成電路溫度傳感器（）：是一種電流型集成電路溫度傳感器。其輸出電流大小與溫度成正比。它的線性度極好，溫度傳感器的溫度適用范圍為，靈敏度為。它具有高準(zhǔn)確度、動態(tài)電阻大、響應(yīng)速度快、線性好、使用方便等特點(diǎn)。是一個二端器件，符號如圖1所示：圖1圖2等效于一個高阻抗的恒流源，其輸出阻抗，能大大減小因電源電壓變動而產(chǎn)生的測溫誤差。的工作電壓為，測溫范圍是。對應(yīng)于熱力學(xué)溫度，每變化，輸出電流變化。其輸出電流與熱力學(xué)溫度嚴(yán)格成正比。其電流靈敏度表達(dá)式為：（7）式（7）中分別為波爾茲曼常數(shù)和電子電量，是內(nèi)部集成化電阻。將代入（9）中得到（8）在時其輸出為(有幾種級別，一般準(zhǔn)確度差異在)。因此，的輸出電流的微安數(shù)值就代表著被測溫度的熱力學(xué)溫度值（）。的電流-溫度（）特性曲線如圖2所示：其輸出電流表達(dá)式為：(9)式（9）中為靈敏度，為時輸出電流。如需顯示攝氏溫標(biāo)則要加溫標(biāo)轉(zhuǎn)換電路，其關(guān)系式為：(10)溫度傳感器其準(zhǔn)確度在整個測溫范圍內(nèi)，線性極好。利用的上述特性，在最簡單的應(yīng)用中，用一個電源，一個電阻，一個數(shù)字式電壓表即可用于溫度的測量。由于以熱力學(xué)溫度定標(biāo)，在攝氏溫標(biāo)應(yīng)用中，應(yīng)該進(jìn)行的轉(zhuǎn)換?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、電流型集成溫度傳感器（）溫度特性的測試：按圖3接線，在環(huán)境溫度高于攝氏零度時，先把溫度傳感器放入致冷井中，利用半導(dǎo)體致冷把溫度降到，并以此溫度作為起點(diǎn)進(jìn)行測量，每隔測量一次，直到需要待測溫度高于環(huán)境溫度時，就把溫度傳感器轉(zhuǎn)移到加熱干井中，然后開啟加熱器，控溫系統(tǒng)每隔設(shè)置一次，待控溫穩(wěn)定后，測試電阻上電壓。操作方法同上。圖3提示：由于工作電源只能輪流對加熱井或致冷井服務(wù)，所以在使用熱電偶時，自由端的基準(zhǔn)電壓需要另外采取一定措施，可參照以下方法：（1）用保溫瓶盛放冰水混合物作為自由端的基準(zhǔn)溫度。（2）以室溫作為基準(zhǔn)溫度，以作為溫度差，測量并計(jì)算溫差電動勢。【實(shí)驗(yàn)步驟】1、按相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)線路圖，在元件箱中選取合適的元器件；2、把元器件合理分布在九孔實(shí)驗(yàn)板上，用導(dǎo)線或短路片連接成實(shí)際實(shí)驗(yàn)線路；3、根據(jù)需要溫度,把溫度傳感器插入加熱井或致冷井；（在溫控儀內(nèi)控時，必須把溫度控制儀的兩個插孔用導(dǎo)線短接，溫控儀才能正常工作）4、根據(jù)需要溫度,設(shè)置好加熱井或致冷井溫度；5、將不同溫度下測量到的傳感器的輸出數(shù)據(jù)逐一記錄到表格中，待數(shù)據(jù)處理?！緮?shù)據(jù)處理】處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1溫度特性測試數(shù)據(jù)表格序號12345678910110102030405060708090100為從電阻上測得電壓換算所得（，用最小二乘法進(jìn)行直線擬合得：，?！咀⒁馐马?xiàng)】1．溫控儀溫度穩(wěn)定地達(dá)到設(shè)定值所需要的時間較長，一般需要左右，務(wù)必耐心等待。2．為節(jié)省實(shí)驗(yàn)時間，提高實(shí)驗(yàn)效率，同學(xué)們可以合理安排實(shí)驗(yàn)步驟。3.由于外部控制與內(nèi)部控制是串聯(lián)的，所以外部控溫設(shè)置不能超過內(nèi)部設(shè)置值,否則到達(dá)內(nèi)部設(shè)置值后，外部設(shè)置將不能繼續(xù)執(zhí)行?！靖戒?】FB716-Ⅰ型物理設(shè)計(jì)性（熱學(xué)）實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書一般溫度傳感器實(shí)驗(yàn)儀的功能都局限于通過實(shí)驗(yàn)過程，測量并了解溫度傳感器的溫度特性，而對溫度傳感器的應(yīng)用，往往只是一筆帶過。針對這一狀況，本公司開發(fā)的這款實(shí)驗(yàn)裝置，除了可完成對多種溫度傳感器的溫度特性進(jìn)行測試外，增加了多種最常用的溫度傳感器的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)功能，使學(xué)生在了解溫度傳感器特性的基礎(chǔ)上，通過組裝溫度測試儀表和溫度控制裝置，了解并掌握其實(shí)際應(yīng)用的方法和技能，更大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力。一、實(shí)驗(yàn)裝置二、主要技術(shù)指標(biāo)1．溫度控制儀： （1）輸入工作電源：；（2）輸出加熱井、致冷井工作電壓：；（3）加熱井溫控范圍：室溫，有強(qiáng)制風(fēng)冷功能；（4）致冷井溫控范圍：室溫（室溫不高于）；（5）