FD-WTC-D温度传感器特性综合实验仪说明书(3)

图9 实验装置简图

C.实验内容

必做部分：测量NTC热敏电阻器的电阻与温度关系特性，计算热敏电阻材料常数B. 1.把NTC热敏电阻和玻璃温度计一起插在盛有变压器油的玻璃小试管内，试管置于盛有水的可控恒温槽中，当NTC热敏电阻、玻璃温度计和水温达到平衡时，用玻璃温度计测出NTC热敏电阻的温度θ，用图9所示的电路测量NTC热敏电阻的阻值R0(注意：热敏电阻的电流应小于300μA, 避免热敏电阻自己发热对实验测量的影响。此时直流电桥臂往往不能严格取1:1比例，直流电源最大取1.5V)

2.先测出室温时（将NTC热敏电阻和温度计等插入室温水中）温度θ和NTC热敏电阻阻值R0.然后逐步增加恒温槽温度，每当温度达到稳定时，测量相应的一组θi与Ri的值.要求温度从70oC范围内测出8~10组数据.用公式T=273.15+θ，将摄氏温度θ换算成热力学温度T.

3.用最小二乘法求出温度在室温70oC范围内的材料常数B. 4.用公式(2)计算NTC热敏电阻在温度θ=50.0oC时的电阻温度系数. 选做部分：测量热敏电阻器的电阻与温度特性，求经验公式和突出变点温度. 1.陶瓷PTC热敏电阻特性测量.

(a)待测样品取用电蚊香加热用圆型陶瓷片，两面涂银， 并用磷铜皮夹紧固定. (b)把待测样品放置在可调温度恒温炉中，采用铜-康铜热电偶测温，用直流电桥测量陶瓷PTC热敏电阻的阻值，当温度超过突变点（居里点）温度时，温度变化引起阻值变化过快，可采用数字万用表的电阻挡测量电阻.

(c)作电阻R与热力学温度T的关系图，求得陶瓷PTC热敏电阻突变点温度Tr.

- 10 -

2.有机材料PTC热敏电阻特性测量

(a)待测样品取用电器及马达等过载保护用的有机材料PTC热敏电阻.

(b)把待测样品放在可调温度恒温炉中，用铜-康铜热电偶测温，用直流电桥测电阻. (c)用半对数坐标纸作有机材料PTC热敏电阻的阻值R与热力学温度T的关系图，求该材料的突变点温度Tr

D.思考题

1.在实验测量时流过NTC热敏电阻的电流应小于300μA，为什么？如何保证此实验条件的实现？如果电源，电压为1.5V，在室温时，桥臂怎么取？

2.若玻璃温度计的温度示值与实际温度有所差异，对实验结果有什么影响？应如何保证所测的温度值准确？

3.PTC热敏电阻与NTC热敏电阻在电阻温度特性方面有哪些区别？它们各有哪些应用？ 4.根据PTC热敏电阻的电阻温度特性，你能开发该材料哪些新的应用？ 5.能否用伏安法测量NTC热敏电阻的电阻值？如果可以请画出测量电路图.

E.实验数据例

电桥臂RA、RB是规格为0.1级0-9999Ω的电阻箱，调节电阻Rs为0.1级0-9999.9Ω的电阻箱，电源为1.5V.在室温至70oC范围内，电阻值大于9000Ω.所以满足RT+Rs≥5000Ω,即通过RT热敏电阻电流小于300μA要求.

表3 热敏电阻的阻值和温度关系数据

序号 0 1 2 3 4 5 RT/Ω 1163×10 9486 7324 5184 3747 2565 lnRT 9.3613 9.1576 8.8989 8.5533 8.2287 7.8497 T/K 297.65 303.58 311.85 323.40 335.44 348.26 1 ?103K?1T 11(?)?103K?1TT00 -0.0657 -0.1530 -0.2676 -0.3785 -0.4883 3.3597 3.2940 3.2067 3.0921 2.9812 2.8714 用Casio-3600计算器对lnR?(1?1)作最小二乘法数据处理，可得B=3.070×103K，

TTT0lnR0=9.369.

- 11 -

R0=1171×10Ω.相关系数r=0.9995 所以，经验公式为：

RT?1171e113.070?103(?)TT0?

若用该热敏电阻测量某温度，只须测得此时的阻值，即能由上式算得温度，或由R~1TT的关系图曲线图上查得温度.

- 12 -

附录

用二等标准水银温度校准本仪器温度测定仪示值 实验时间：2004年12月6日上午；地点：上海复旦天欣科教仪器公司技术科.

室温：13.80oC.瓶（大烧杯）内放2000ml纯水。试管内放5cm高变压器油。

表4比较法对仪器温度计示值进行校准

温度计 设定 仪器温度示值/oC 数字测温仪读数/oC 修正值/oC 二 等 标 准 水 银 温 度 计 露出设定温度/C o*证书上 修正值/oC -0.04 -0.05 -0.02 -0.02 0 0.04 0.10 0.20 0.33 △θ/C o示值/C oo露出/C 段平 均温度/oC 实际温 度/oC 13.80 21.29 31.35 41.09 50.94 未设定 13.80 20.0 30.0 40.0 50.0 21.30 31.31 41.10 50.64 全浸 31.0 41.0 51.0 61.0 14.2 15.5 17.2 16.9 13.6 21.0 30.0 40.9 50.7 -0.20 -0.29 -0.35 -0.19 -0.24 全浸式水银温度计在特殊情况下无法全浸时，按下式对示值修正： ???rn(???1)

式中，??为修正值；r为该温度视体膨胀系数r=1.6×10-4;n为露出液柱的度数；?主温度所示度数；?1为辅助温度计所示度数。

例：表4中水银温度计示值θ=21.30oC.露出段修正值计算： ???1.6?10?4?31.0?(21.30?14.2)?0.040C;

*证书上本标准水银温度零度修正值=-0.01oC。 实际温度=21.30+0.04+（-0.04）+（－0.01）=21.29oC 表4中证书修正值是出厂证书。 仪器温度示值-修正值=实际温度

- 13 -

表5恒温仪升温至最高温度至稳定温度记录

时刻t/s 20 23 25 10时 27 29 31 33 仪器示值θ/oC 21.9（最高温度） 21.6 21.5 21.4 21.3 21.2 21.1 11时 10时 45 50 00 05 10 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 时刻t/s 35 40 仪器示值θ/oC 21.0 21.0 由表4和表5测量数据，可以得以下结论： 1.恒温槽使用必须满足：

a.水一定要放满大瓶中.即放水（纯水）至 2000ml.水少了，应该添水。

b.试管放的油约4cm－5cm为宜。待测样品控温传感器和标准温度计测温端必须放置在同一位置（邻近）.

2.本仪器温度示值与标准水银温度计测量同一温度的偏差约小于0.4oC,经比较测量后，可以用本仪器温度示值作为温度读数，但须给学生一个修正表。以便读数值减修正值得更正确测温值。在二个指定温度间的修正值一般用线性插入法修正。

3.如何确定试管内油与瓶内热水达到热平衡（温度恒定）：从表5数据可知，一般在较快速度搅拌的情况下，在达到升温至最高温度时，再经过15分钟，可以达到系统的热平衡。 4.本仪器一般实验时采用升温改变实验测量点，而不用降温的办法，最好用清洁纯水，这样实验将相当顺利，实验效果好且实验管理相当方便。

- 14 -

上海复旦天欣科教仪器有限公司

FD-WTC-D型恒温控制温度传感器实验仪

装 箱 清 单

您购买的产品与装箱清单是否符合，请验收：

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名 称 主机 2000ml大烧杯 磁性转子 加热器 Φ16mm玻璃管 AD590集成温度传感器及连接线 铝盖板 电源线 负温度系数热敏电阻 产品说明书 合格证书 单 位 个 个 只 只 根 付 块 根 只 本 个 数 量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 备 注 作恒温槽用

- 15 -