实验三 热电阻、热点偶测温特性实验
温度特性实验报告
一、实验目的1. 了解温度传感器的基本原理和种类。
2. 掌握热电偶、热敏电阻等常用温度传感器的温度特性测量方法。
3. 研究不同温度传感器在不同温度范围内的响应特性。
4. 分析实验数据，评估温度传感器的准确性和可靠性。
二、实验原理温度传感器是将温度信号转换为电信号的装置，常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻、热敏晶体管等。
本实验主要研究热电偶和热敏电阻的温度特性。
1. 热电偶测温原理热电偶是一种基于塞贝克效应的温度传感器，由两种不同材料的导体构成。
当两种导体的自由端分别处于不同温度时，会产生热电势，其大小与温度有关。
通过测量热电势，可以确定温度。
2. 热敏电阻测温原理热敏电阻是一种基于半导体材料的电阻值随温度变化的温度传感器。
根据电阻值随温度变化的规律，可以将温度信号转换为电信号。
热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。
三、实验仪器与设备1. 热电偶（K型、E型）2. 热敏电阻（NTC、PTC）3. 温度控制器4. 数字多用表（万用表）5. 数据采集器6. 实验平台7. 温度传感器实验装置四、实验步骤1. 热电偶温度特性测量（1）将K型热电偶和E型热电偶分别接入实验装置，调节温度控制器，使温度逐渐升高。
（2）使用数字多用表测量热电偶两端的热电势，记录数据。
（3）将热电势与温度对应，绘制热电偶的温度特性曲线。
2. 热敏电阻温度特性测量（1）将NTC热敏电阻和PTC热敏电阻分别接入实验装置，调节温度控制器，使温度逐渐升高。
（2）使用数字多用表测量热敏电阻的电阻值，记录数据。
（3）将电阻值与温度对应，绘制热敏电阻的温度特性曲线。
五、实验结果与分析1. 热电偶温度特性曲线通过实验数据绘制出K型和E型热电偶的温度特性曲线，可以看出热电偶的温度特性与温度之间呈线性关系，但在低温区域可能存在非线性。
2. 热敏电阻温度特性曲线通过实验数据绘制出NTC和PTC热敏电阻的温度特性曲线，可以看出热敏电阻的温度特性与温度之间呈非线性关系，且NTC热敏电阻的电阻值随温度升高而减小，PTC热敏电阻的电阻值随温度升高而增大。
热电阻特性实验报告
一、实验目的1. 了解热电阻的基本原理和测温原理。
2. 学习使用惠斯通电桥测量热电阻的电阻值。
3. 掌握热电阻的温度特性曲线测量方法。
4. 分析热电阻的温度系数及其影响因素。
二、实验原理热电阻是一种温度敏感元件，其电阻值随温度变化而变化。
根据温度系数的不同，热电阻可分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。
本实验主要研究NTC热电阻的特性。
热电阻的电阻值与温度之间的关系可以用以下公式表示：\[ R(T) = R_0 \cdot e^{\beta \cdot (1/T - 1/T_0)} \]其中，\( R(T) \) 为温度为 \( T \) 时的电阻值，\( R_0 \) 为参考温度\( T_0 \) 时的电阻值，\( \beta \) 为温度系数。
实验中，我们通过改变环境温度，测量不同温度下的热电阻电阻值，并绘制温度-电阻曲线，从而分析热电阻的温度特性。
三、实验仪器与材料1. 热电阻（NTC）2. 惠斯通电桥3. 直流稳压电源4. 温度计5. 导线6. 数据采集器四、实验步骤1. 将热电阻接入惠斯通电桥的测量电路中。
2. 调节直流稳压电源，使电路中的电流稳定。
3. 读取温度计的温度值，并记录。
4. 读取电桥的输出电压值，并记录。
5. 根据输出电压值，计算热电阻的电阻值。
6. 改变环境温度，重复步骤3-5，得到一系列温度-电阻数据。
7. 绘制温度-电阻曲线。
五、实验结果与分析根据实验数据，绘制了温度-电阻曲线，如图1所示。
图1 温度-电阻曲线从图1可以看出，热电阻的电阻值随温度升高而降低，符合NTC热电阻的特性。
在实验温度范围内，热电阻的温度系数约为 \( \beta = -0.005 \)。
此外，我们还分析了以下影响因素：1. 温度范围：实验结果表明，在-20℃至80℃的温度范围内，热电阻的温度特性较为稳定。
2. 环境温度：环境温度的变化会影响热电阻的测量精度，因此在实验过程中应尽量保持环境温度稳定。
热敏电阻和热电偶的温度特性测量
热敏电阻和热电偶的温度特性研究(FB203型多档恒流智能控温实验仪)热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它有负温度系数和正温度系数两种，负温度系数它的电阻率随着温度的升高而急剧下降（一般是按指数规律），而正温度系数电阻率随着温度的升高而急剧升高（一般是按指数规律），金属的电阻率则是随温度的升高而缓慢地上升。
热敏电阻对于温度的反应要比金属电阻灵敏得多，热敏电阻的体积也可以做得很小，用它来制成的半导体温度计，已广泛地使用在自动控制和科学仪器中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到了广泛的应用。
【实验目的】1．研究热敏电阻、铜电阻；铂电阻、热电偶的温度特性。
2．掌握利用直流单臂电桥与控温实验仪测量热敏元件在不同温度下电阻值的方法。
【实验原理】温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。
常用的温度传感器的类型、测温范围和特点各不相同，本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。
1．热敏电阻温度特性原理：在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和温度T 之间有如下关系：/1B TAe ρ= （1） 式中1A 和B 是与材料物理性质有关的常数，T 为绝对温度。
对于截面均匀的热敏电阻，其阻值T R 可用下式表示：T lR Sρ= （2） 式中T R 的单位为Ω，ρ的单位为cm Ω，l 为两电极间的距离，单位为cm ，S 为电阻的横截面积，单位为2cm 。
将（1）式代入（2）式，令1l A A S=，于是可得：/B TT R Ae = （3）对一定的电阻而言，A 和B 均为常数。
对（3）式两边取对数，则有：1l n l n T R B A T=+ （4）T R ln 与T1成线性关系，在实验中测得各个温度T 的T R 值后，即可通过作图求出B 和A 值，代入（3）式，即可得到T R 的表达式。
式中T R 为在温度)K (T 时的电阻值)(Ω，A 为在某温度时的电阻值)(Ω，B 为常数)K (，其值与半导体材料的成分和制造方法有关。
热电阻测温性能实验
实验三热电阻测温性能实验1．实验目的：了解热电阻和热电偶测量温度的特性与应用。
2．基本原理：热电阻测温原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻和铜电阻。
铂电阻在0－630.74℃以内测温时，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro (1+At+Bt2)，其中，Ro是温度为0℃时的电阻。
本实验Ro＝100Ω。
A＝3.9684×10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
热电偶测温原理：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，当两接点分别置于两不同温度时，在回路中就会产生热电势，形成回路电流。
这种现象就是热电效应。
热电偶就是基于热电效应工作的。
温度高的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。
3．需用器件与单元：①CSY-2000控制台上的：mV表、温度控制仪、直流稳压源+2V，+5V；②实验桌上的：温度源、热电偶（K型或E型）、Pt100热电阻、万用表、温度传感器实验模板、连接导线。
4．实验步骤及说明：(1)设置温度控制仪的各项参数并测量环境温度：用万用表欧姆档测出Pt100热电阻三根线，并将它的三个端点与主控台上的Pt100三个端点相连（一一对应）。
打开主控台上的电源开关、温度开关，温度控制仪开始工作。
根据附录一的说明，按下表设定温度控制仪的某些参数值，其余参数按附录一设置。
参数设置完成后，PV显示的温度即为环境温度，记录到表4-1中。
注意：测量环境温度时，热电阻不要插入温度源。
（2）连接电路：关闭主控台上的温度开关、电源开关，开始连接电路。
将温度源上的Pt100三个端点与主控台上的Pt100三个端点相连（一一对应），作为标准温度读数。
将温度源上的风扇电源24V与主控台上风扇源的24V相连。
热电偶测温性能实验报告
热电偶测温性能实验报告热电偶测温性能实验报告引言：热电偶是一种常用的温度测量装置，其原理基于热电效应。
热电偶由两种不同材料的导线组成，当两个导线的接触点处于不同温度时，就会产生电动势。
本实验旨在探究热电偶的测温性能，包括响应时间、测量精度和线性度等方面的考察。
实验装置：本实验采用了一组标准热电偶和温度控制装置。
标准热电偶由铜和常见的测温材料铁铬合金（K型热电偶）组成。
温度控制装置通过加热电源和温度传感器实现对被测温度的控制和监测。
实验步骤：1. 将标准热电偶的冷端固定在恒温槽中，确保冷端与环境温度相同。
2. 将标准热电偶的热端与被测温度接触，确保接触良好。
3. 打开温度控制装置，设定被测温度为25℃。
4. 记录热电偶输出电压，作为初始电压。
5. 逐步提高温度控制装置的设定温度，每次提高5℃，并记录热电偶输出电压。
6. 当设定温度达到80℃时，开始逐步降低温度控制装置的设定温度，每次降低5℃，并记录热电偶输出电压。
7. 重复步骤3-6，直到设定温度回到25℃。
实验结果：通过实验记录的数据，我们可以得到热电偶在不同温度下的输出电压。
根据热电偶的特性曲线，我们可以计算出热电偶的响应时间、测量精度和线性度等性能指标。
1. 响应时间：响应时间是指热电偶从遇到温度变化到输出电压稳定的时间。
通过实验数据的处理，我们可以绘制出热电偶的响应时间曲线。
从曲线上可以看出，热电偶在温度变化后，输出电压会迅速变化，并在一段时间后趋于稳定。
响应时间可以通过计算输出电压达到稳定值所需的时间来确定。
2. 测量精度：测量精度是指热电偶测量温度与真实温度之间的偏差。
通过实验数据的处理，我们可以计算出热电偶的测量精度。
一般来说，热电偶的测量精度与热电偶的材料和制造工艺有关。
在实验中，我们可以通过与其他精度更高的温度测量装置进行比对，来评估热电偶的测量精度。
3. 线性度：线性度是指热电偶输出电压与温度之间的关系是否呈线性。
通过实验数据的处理，我们可以绘制出热电偶的线性度曲线。
温度测量实验报告分析
一、实验目的本次实验旨在通过实践操作，了解温度测量原理，掌握温度传感器的使用方法，并对不同类型温度传感器的性能进行比较分析。
通过实验，加深对温度测量基础知识的理解，提高实际操作能力。
二、实验原理温度测量是科学研究、工程应用和日常生活中不可或缺的环节。
本实验采用多种温度传感器进行温度测量，主要包括热电偶、热电阻和热敏电阻等。
1. 热电偶测温原理：热电偶由两种不同材料的导体组成，当其两端处于不同温度时，会产生热电势。
根据热电势与温度之间的关系，可测量温度。
2. 热电阻测温原理：热电阻的电阻值随温度变化而变化，通过测量电阻值，可得到温度值。
3. 热敏电阻测温原理：热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，通过测量电阻值，可得到温度值。
三、实验器材1. 热电偶（K型、E型）2. 热电阻（铂电阻、镍电阻）3. 热敏电阻（NTC、PTC）4. 温度传感器实验模块5. CSY2001B型传感器系统综合实验台6. 温控电加热炉7. 连接电缆8. 万用表：VC9804A、VC9806四、实验步骤1. 将实验模块连接到CSY2001B型传感器系统综合实验台上。
2. 将热电偶、热电阻和热敏电阻分别接入实验模块。
3. 打开实验台，设置实验参数，如温度范围、采样时间等。
4. 启动实验，观察温度传感器的输出信号。
5. 记录实验数据，包括温度值、电阻值等。
6. 分析实验数据，比较不同温度传感器的性能。
五、实验结果与分析1. 热电偶测温实验结果：K型热电偶和E型热电偶在实验温度范围内具有较好的线性度，测量误差较小。
2. 热电阻测温实验结果：铂电阻和镍电阻在实验温度范围内具有较好的线性度，测量误差较小。
3. 热敏电阻测温实验结果：NTC热敏电阻和PTC热敏电阻在实验温度范围内具有较好的线性度，测量误差较小。
4. 性能比较分析：（1）热电偶具有较宽的测量范围，但价格较高，安装和维护较为复杂。
（2）热电阻具有较好的精度和稳定性，但测量范围相对较窄。
热电阻测温特性实验及其数据分析
热电阻测温特性实验及其数据分析热电阻是一种常用的测量温度的电阻元件，它的电阻值随着温度的变化而变化。
在这个实验中，我们将使用一个热电阻传感器来测量不同温度下的电阻值，并通过数据分析来研究它的测温特性。
一、实验原理热电阻的电阻值随温度的变化可以用以下公式表示：R = R0(1 + αΔT)其中，R0是热电阻在参考温度下的电阻值，α是热电阻的温度系数，ΔT是热电阻测量温度与参考温度之间的温度差。
1. 将热电阻传感器放置在测试温度下，等待传感器温度稳定。
2. 记录热电阻传感器的电阻值和温度。
3. 重复第1和第2步，直到测量到足够多的数据点。
4. 通过上述公式计算热电阻的温度系数和参考温度。
二、实验步骤材料：热电阻传感器、实验仪器（示波器、数字万用表等）、恒温水浴装置、温度计、冰水等。
三、数据分析通过实验数据可以得到不同温度下的热电阻的电阻值，因此可以计算出热电阻的温度系数和参考温度。
1. 计算温度系数以热电阻在冰水中的数据为例，假设R0为100Ω，测量得到的电阻值和温度如下：温度（℃）电阻（Ω）0 95.60 95.80 95.60 95.70 95.60 95.70 95.60 95.70 95.60 95.8计算得到平均电阻值为95.69Ω，温度差ΔT为0℃，所以：α = (95.69 - 100)/100×0 = -0.031以实验数据为例，热电阻在不同温度下的电阻-温度关系如下：通过对上述数据进行拟合，可以得到以下曲线：根据以上曲线，可以得到热电阻的参考温度为21.7℃。
四、实验结论1. 热电阻的电阻值随温度的变化呈线性关系，可以通过计算温度系数来确定它的线性关系。
3. 热电阻的温度系数和参考温度对测量温度的准确性有一定影响，需要根据实际应用场景来确定合适的参考温度和温度系数。
实验三,热电偶与热电阻的温度测量
实验三热电偶与热电阻的温度测量一、实验目的：1、了解热电偶测量温度的原理与应用。
2、了解热电偶冷（自由）端温度补偿的原理与方法。
3、了解热电阻的测温原理与特性。
二、实验原理：将两种不同的金属丝组成回路，如果二种金属丝的两个接点有温度差，在回路内就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原理制成的一种温差测量传感器，置于被测温度场的接点称为工作端，另一接点称为冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟温度场。
热电偶是一种温差测量传感器。
为直接反映温度场的摄氏温度值，需对其自由端进行温度补偿。
热电偶冷端温度补偿的方法有：冰水法、恒温槽法、自动补偿法、电桥法，常用的是电桥法(图3-2)，它是在热电偶和测温仪表之间接入一个直流电桥，称冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡(亦有20℃平衡)。
当热电偶自由端(a、b)温度升高时(>0℃)热电偶回路的电势Uab下降，由于补偿器中PN结呈负温度系数，其正向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势，达到补偿目的。
热电阻用于测温时利用了导体电阻率随温度变化这一特性，对于热电阻要求其材料电阻温度系数大，稳定性好、电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的有铂电阻和铜电阻，热电阻阻值Rt与温度t的关系为：Rt=R0(1+At+Bt2)本实验采用的是Pt100铂电阻，它的R0=100Ω，A=3.9684×10-2/℃，B=5.847×10-7/℃2，铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。
三、需用器件与单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、温度控制测量仪（9000型）。
温度传感器实验模板、冷端温度补偿器、直流±15V、外接+5V电源适配器。
Pt100铂热电阻。
四、实验步骤：1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到主控箱面板上温控部分的Ek端，用它作为标准传感器，配合温控仪表用于设定温度，注意识别引线标记，K型、E型及正极、负极不要接错。
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实验三热电阻、热电偶测温特性实验
一、实验目的：了解热电阻的特性与应用，了解热电偶测量温度的性能与应用范围。
二、基本原理：
1、热电阻：
利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用铂电阻和铜电阻在0-630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：
R t=R0(1+A t+B t2)
R0系温度为0℃时的电阻。
本实验R0=100℃，A t=3.9684×10-2/℃，B t=-5.847×10-7/℃2，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
2、热电偶
当两种不同的金属组成回路，如二个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。
温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值或经补偿后的0℃、25℃。
三、需用器件与单元：加热源、K型热电偶（红+，黑-）、P t100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表，热电偶K型、E 型、加热源。
四、实验步骤：
（一）热电阻：
1、注意：首先根据实验台型号，仔细阅读“温控仪表操作说”，学会基
本参数设定。
2、将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。
将Ｋ型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶EＫ插孔中，红线为正极，黑色为负极，注意热电偶护套中已安置了二支热电偶，Ｋ型和E型，它们热电势值不同，从热电偶分度表中可以判别Ｋ型和Ｅ型（Ｅ型热电势大）热电偶。
E型（蓝+，绿-）；k型（红+，黑-）
3、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。
4、将主控箱的风扇源(24V)与三源板的冷风扇对应相连，电机转速电压旋
至最大。
5、将P t100铂电阻三根线引入“R t”输入的a、b上：用万用表欧姆档测出P t100三根线中其中短接的二根线（蓝，黑）接b端。
这样R t与R3、R1、R w1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。
R w1中心活动点与R6相接，见图11-5。
图11-5 热电阻测温特性实验
3、在端点a与地之间加直流源2V，合上主控箱电源开关，调R w1使电桥平衡，即桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出为零。
4、加±15V模块电源，调R w3使V02=0，接上数显单元，拨2V电压显示档，使数显为零。
5、设定温度值50℃将PT100探头插入加热源另一个插孔中开启加热开关，待温度控制在50℃，时记录下电压表读数值，重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔1n读出数显表输出电压与温度值，将结果填入下表11-2。
表11-2
6、根据表11-2值计算其非线性误差。
（二）热电偶
1、将热电偶插到温度源插孔中，K型的自由端接到面板E k端（红+，黑-）作标准传感器，用于设定温度。
2、将R5、R6端接地，打开主控箱电源开关，将V02与数显表单元上的V i相接。
调R w3使数显表显示零位，主控箱上电压表波段开关拨到200mV，打开
面板上温控开关，设定仪表控制温度值T=50℃。
3、去掉R5、R6接地线，E型自由端与放大器R5、R6相接，打开温控开关，观察温控仪指示的温度值，当温度控制在50℃时，调R w2，对照分度表将信号放大到比分值大10倍的指示值以便读数，并记录下读值。
4、重新设定温度值为50℃+n·Δt，建议Δt=5℃，n=1……10，每隔
5、根据表11-3计算非线性误差。
五、思考题：
1、如何根据测温范围和精度要求选用热电阻？
2、通过温度传感器的三个实验你对各类温度传感器的使用范围有何认识？
3、能否用AD590设计一个直接显示摄氏温度-50℃-50℃数字式温度计，并利用本实验台进行实验。