FD-WTC-D温度传感器特性综合实验仪说明书(2)

C.实验内容

必做内容：AD590传感器温度特性测量及数字式温度计的设计。

1. 按图5接线（AD590的正负极不能接错）。测量AD590集成电路温度传感器的电流I与温度θ的关系，取样电阻R的阻值为1000Ω。把实验数据用最小二乘法进行拟合，求斜率B截距A和相关系数г。实验时应注意AD590温度传感器为二端铜线引出，为防止极间短路，两铜线不可直接放在水中，应用一端封闭的薄玻璃管套保护，其中注入少量变压油，使之有良好热传递。（实验中如何保证AD590集成温度传感器与水银温度计处在同一温度位置）

2.制作量程为0－50oC范围的数字温度计。把AD590、三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按图6接好。将AD590放入冰点槽中，R2和R3各取1000Ω，调节R4使数字电压表示值为零。然后把AD590放入其他温度如室温的水中，用标准水银温度计进行读数对比，求出百分差。（冰点槽中冰水混合物为湿冰霜状态才能真正达到0oC温度）

3.令图6中电源电压发生变化，如从8V变为10V，观测一下，AD590传感器输出电流有无变化？分析其原因。

选做内容：AD590传感器的输出电流和工作电压关系测量。

将AD590传感器处于恒定温度，将直流电源、AD590传感器、电阻箱、直流电压表等按图7接电路线。调节电源输出电压从1.5V－10V，测量加在AD590传感器上的电压U与输出电流I（I=UR/R）的对应值，要求实验数据10点以上。用坐标纸做AD590传感器输出电流I与工作电压U的关系图，求出该温度传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压Ur。

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D.实验数据例

1.测量AD590传感器输出电流I和温度θ之间的关系。求I-θ关系的经验公式。

表1 AD590传感器温度特性测量

θ/oC UR/V I/μA 29.0 3.036 303.6 34.2 3.086 308.6 37.0 3.112 311.2 40.0 3.143 314.3 42.8 3.168 316.8 45.8 3.196 319.6 49.2 3.239 323.9 表1 数据用Casio-3600计算器最小二乘法拟合得： 斜率B=0.987μA/C； 截距A=274.8μA； 相关系数г=0.999

所以，I-θ关系为：I=0.987θ+275

与灵敏度标准值B=1.000μA/oC相比百分误差为1.3%.

由于采用量程0－100 oC（分度值1 oC）普通水银温度计测量，所以测量值B的相对误差大些。

2.制作滠氏温度计

由于灵敏度小于1.000μA/oC,所以R2值取略大于1000Ω， 本实验取R2=R3=1.000mV/B=1.000/0.987=1012.9Ω.

将冰用刨冰机制成冰霜放入保温杯中压紧，并用玻璃管压1小洞。将带玻璃管传感器浸入冰霜中，把仪器接成图6电桥电路。调节R4，使θ=0oC时，数字电压表输出U=0mV。用自制摄氏温度计测室温水温为28.7oC，而水银温度计读数为28.7oC. 3.测量AD590传感器的伏安特性

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o

表2 AD590传感器伏安特性测量 θ=3.0oC，R=10000Ω

U /V UR /V I/μA 20.0 77.7 113.0 179.5 230.6 249.5 261.6 277.0 277.5 276.0 275.9 275.9 276.0 276.0 276.0 0.200 0.777 1.130 1.795 2.306 2.495 2.616 2.770 2.775 2.760 2.759 2.759 2.760 2.760 2.760 1.326 1.589 1.736 2.065 2.342 2.456 2.533 2.680 2.713 2.880 3.010 3.252 3.440 3.643 4.100 300250200Ur≈2.68VI/μA150100500012U/V345

图8 温度为θ=3.0oC时，AD590传感器伏安特性曲线

E.思考题

1.电流型集成电路温度传感器有哪些特性？它比半导体热敏电阻、热电偶有哪些优点？ 2.如何用AD590集成电路温度传感器制作一个热力学温度计，请画出电路图，说明调节方法。

3.如果AD590集成电路温度传感器的灵敏度不是严格的1.000μA/oC，而是略有异差，请考虑如何利用改变R2的值，使数字式温度计测量误差减少。

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热敏电阻器的电阻温度特性测量

（复旦大学物理教学实验中心提供）

热敏电阻通常是用半导体材料制成的，他的电阻随温度变化而急剧变化。热敏电阻分为负温度系数（NTC）热敏电阻和正温度系数（PTC）热敏电阻两种。NTC热敏电阻的体积很小，其阻值随温度变化比金属电阻要灵敏得多，因此，它被广泛用于温度测量、温度控制以及电路中的温度补偿、时间延迟等。PTC热敏电阻分为陶瓷PTC热敏电阻及有机材料PTC热敏电阻两类。PTC热敏电阻是20世纪80年代初发展起来的一种新型材料电阻器，它的特点是存在一个“突变点温度”，当这种材料的温度超过突变点温度时，其阻值可急剧增加5-6个数量级，（例如由101Ω急增到107Ω以上），因而具有极其广泛的应用价值。

近年来，我国在PTC热敏电阻器件开发与应用方面有了很大发展，陶瓷PTC热敏电阻由于其工作功率较大及耐高温性好，已被应用于工业机械、冰箱等作电流过载保护，并可替代镍铬电热丝作恒温加热器和控温电路，用于自热式电蚊香加热器、新型自动控温烘干机、各种电加热器等一系列安全可靠的家用电器；而有机材料PTC的热敏电阻具有动作时间短、体积小、阻值低等特点，现已被用于国内电话程控交换机、便携式电脑、手提式无绳电话等高科技领域作过载保护，应用范围很广。

本实验用温度计和直流电桥测定热敏电阻器与温度的关系。要求掌握NTC热敏电阻器的阻值与温度的关系特性、并学会通过数据处理来求得经验公式的方法。

A.实验原理

1.负温度系数热敏电阻器的电阻-温度特性

NTC热敏电阻通常由Mg、Ni、Cr、Co、Fe、Cu等金属氧化物中的2-3种均匀混合压制后，在600-1500oC温度下烧结而成，由这类金属氧化物半导体制成的热敏电阻，具有很大的负温度系数。在一定的温度范围内，NTC热敏电阻的阻值与温度关系满足下列经验公式：

R?R0e11B(?)TT0

(1)

式中，R为该热敏电阻在热力学温度T时的电阻值，R0为热敏电阻处于热力学温度T0时的阻值。B是材料常数，它不仅与材料性质有关，而且与温度有关，在一个不太大的范围内，B是常数。

由（1）式可求得,NTC热敏电阻在热力学温度T0时的电阻温度系数?

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??1dRB()T?T0??2R0dTT0

（2）

由(2)式可知，NTC热敏电阻的电阻温度系数是热力学温度的平方有关的量，在不同温度下，?值不相同。 对（1）式两边取对数，得

ln11R?B(?)?lnR0

TT011在一定温度范围内，lnR与?成线性关系,可以用作图法或最小二乘法求得斜

TT0率B的值。并由（2）式求得某一温度时NTC热敏电阻的电阻温度系数?。 2.正温度系数热敏电阻器的电阻-温度特性

PTC热敏电阻具有独特的电阻-温度特性，这一性质是由于其微观结构决定的。当温度升高超过PTC热敏电阻突变点温度时，其材料结构发生了突变，它的电阻值有明显变化，可以从101Ω变化到107Ω,PTC热敏电阻的温度大于突变点温度时的阻值随温度变化符合如下经验公式：

R?R0eA(T?T) (3)

0其中，T为样品的热力学温度，T0为初始温度，R为样品在温度T时的电阻值，R0为样品在温度T0时的电阻值，A的值在某一范围内近似为常数。

对陶瓷PTC热敏电阻，在小于突变点温度时，电阻与温度关系满足（1）式，为负温度系数性质，在大于突变点温度时，满足（3）式，为正温度系数热敏电阻，此突变点温度常称为居里点。而对有机材料PTC热敏电阻，在突变点温度 …… 此处隐藏：1992字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……