传感器电路非线性特性的线性化.pdf
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2022-05-31
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温度传感器的温度系数测量
【目的要求】
1．了解温度传感器的温度特性；
2．了解温度传感器电路的静态特性；
3．学习测量温度传感器电路的输出—输入特性，并测定铂电阻（热敏电阻）的温度系数。
【实验仪器】
铂电阻（热敏电阻），温度传感器，数字万用表(3 位半)，温度计，保温杯，导线。
【实验原理】
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通
常由敏感元件和转换元件组成。通过传感器将温度、压力、湿度等非电学量转换为电压等电
学量进行检测，作为现代信息技术的基础——一传感器技术越来越广泛地应用在非电学量测
量和智能检测、自动控制系统中。使用电阻型传感器时(如：温度、压力等)，经常用到非平
衡电桥电路，本实验用非平衡电桥和铂电阻温度传感器组成测温电路，测量此电路的输出—
输入特性，并测定铂电阻的温度系数。
1．铂电阻温度传感器的温度特性
当温度变化时，导体或半导体的电阻值随温度而变化，这称为热电阻效应。根据电阻与
温度的对应关系，通过测量电阻值的变化可以检测温度的改变，由此可制成热电阻温度传感
器．一般将金属材料的电阻温度传感器称作热电阻；半导体材料的则称作热敏电阻。
通常金属材料的电阻值随温度升高而增大．这是因为温度越高，晶格振动越剧烈，从而
使电子和晶格的相互作用越强，因此金属热电阻一般具有正温度系数．常用的热电阻材料有
铜和铂。
工业用铂热电阻(Ptl0、Pt100、Pt1000)广泛用来测量一 200~850 ℃范围的温度．在少数
情况下，低温可测至一 272 ℃(1 K)，高温可测至 1000 ℃．标准铂电阻温度计的准确度最
高，可作为国际温标中 961.78 ℃以下内插用标准温度计。它具有准确度高、灵敏度高、稳
定性好等优点。
工业铂热电阻温度特性如下：
在-200~0 ℃时，
R
T
R
0
[1 AT BT
2
C(T 100C)T
3
].
(1)
在 0~850 ℃时，
R
T
R
0
(1 AT BT ).
(2)
在(1)式和(2)式中，R
T
为温度 T 时的铂电阻阻值，R
0
为 0℃时的铂电阻阻值，式中系数为
A=3.9083×10
-3
℃
-1
，
B=－5.775×10
-7
℃
-1
，
C=－4.183×10
-12
℃
-1
在－200~850 ℃时,B 级工业铂热电阻有关技术参数如下：
测温度允许偏差/ ℃：±（0.30+0.005│T│）；
电阻比 W
100
（R
100
/R
0
）：1.385±0.001。
当 T＝0℃ 时，R
0
＝100Ω ；T＝100℃时，R
100
＝138.5Ω 。
在 0～100℃范围内(2)式可近似为
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