原创《热敏温度传感器基本特性和应用》
本文是温度传感器类有关电大毕业论文范文与温度传感器和热敏和特性方面在职开题报告范文。
汪亮,刘洋,彭庶修
（吉林大学珠海学院物理实验中心,广东珠海519041）
摘 要：对于以培养应用技术型人才为目标的独立学院,应当高度重视实验课程的教学和建设.为提高实验课程的教学质量,培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力,笔者开发了一系列综合性和设计性温度传感器实验,拓展了学生的知识面,提高了学生的实验能力,起到了良好的教学效果,研究成果对于同类型的独立学院物理实验课程改革具有一定的借鉴作用.
关键词：温度传感器；热敏电阻；集成电路型温度传感器
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）02-0194-02
收稿日期：2016-09-08
基金项目：吉林大学珠海学院教学质量工程项目（ZLGC20130601）
作者简介：汪亮,男,安徽省歙县人,讲师,硕士,研究方向：生物物理.
一、温度传感器的基本特性
1.热敏电阻温度传感器的基本特性.热敏电阻是指对温度敏感的半导体材料制成的电阻,一般按温度系数分为：负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）.NTC热敏电阻生产最早、最成熟、使用范围也广,最常见的是由金属氧化物组成的,如：锰、钴、铁、镍、铜等两三种的氧化物混合烧结而成.热敏电阻可以根据使用要求封装加工成各种形状的探头.在一定范围内（小于450摄氏度）热敏电阻的电阻Rt与温度T之间有如下关系：
（1）式中Rt,R0是温度为T（tK）,T（0K）时的电阻值（K为热力学温度单位开）；B是热敏电阻材料常熟,一般情况下B为2000~6000K.
对一定的热敏电阻而言,B为常数,对上式两边取对数,则有：
由（2）式可见,lnRt与1/T成线性关系,做lnRt~（1/T）曲线,用线性拟合,由斜率可求出常数B.
2.集成电路温度传感器的基本特性.电压型集成电路温度传感器（LM35）.LM35温度传感器,其准确度一般为&plun;0.5℃,由于其输出为电压,且线性极好,故只要配上电压源,数字式电压表就可以构成一个精密数字控温系统.内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性,且无须校准.LM35温度传感器的温度系数KV约为10.0mV/℃,利用（3）式可计算出被测温度t：t等于U0/KV （3）
LM35温度传感器的电路符号如图1所示,U0为电压输出端.
实验测量时只要直接测量其输出电压U0,即可知待测量的温度.
二、温度传感器的温度特性测试
1. 用恒电流法测量NTC和PTC热敏电阻的温度特性.如图2所示,接通电路后,先检测Rt 上电流是否为1mA,即测量UR1（UR1等于1v,R1等于1KΩ）,在环境温度高于摄氏零度时,先把NTC（PTC）热敏电阻放入致冷井,控制温度稳定2分钟后测试热敏电阻的阻值.数据计入表中：
lnRt与1/T成线性关系,作lnRt~（1/T）曲线,用最小二乘法线性拟合,可求出材料常数B和线性相关系数r.
B等于3.005×103,r等于0.999
2.电压型集成温度传感器（LM35）温度特性的测试.按图3接线,在环境温度高于摄氏零度时,先把温度传感器放入制冷井中,利用半导体制冷把温度降到0℃,并以此温度作为起点进行测量,控温系统每隔10℃设置一次,待控温稳定后,测量传感器LM35的输出电压,将数据记录在表1中；当待测温度高于环境温度时,就把温度传感器转移到加热井中,然后开启加热器,控温系统每隔10℃设置一次,待控温稳定后,记录传感器LM35的输出电压.
用最小二乘法进行线性拟合求出传感器温度系数B以及线性相关系数r.
B等于8.610×10-3,r等于0.999
三、温度传感器的应用电路
下面介绍两个温度传感器应用实验的内容.1.热敏电阻的应用———电子温控开关.电子温控开关电路见图4.它是由三只三极管组成的直接耦合电路.当环境温度在设定温度以下时,三极管VT1导通,VT2也导通.它的集电极电压在0.3V以下,因此三极管VT3截止,LED不亮,相当于开关断开.如果环境温度上升,热敏电阻的电阻值随之减小,这样三极管VT1的基极电压就会升高,由于VT1是PNP型三极管,所以三极管VT1截止,三极管VT2的基极得不到工作电流也将截止,它的集电极电压升高,使三极管VT3饱和导通,这时LED点亮,相当于开关接通.
2. 电压型集成温度传感器LM35的应用———数显温度计.以FB716-Ⅰ装置中已有的LM35温度传感器为例介绍,见图5.在测试好LM35传感器温度特性、作温度与输出电压的关系曲线、拟合出线性方程,可知其温度系数为10mV/℃左右.以此知识为背景可设计出,以其为核心器件的、用数字万用表200mV挡为显示部分的电子温度表（此举是尽量使用实验箱中的器材）.如此安排实验,扩充了原有实验装置的实验功能,作为的一个设计性实验开出就完整了.
四、结束语
当前工科专业的物理实验课程教学,均存在少学时与少课时（一项实验只有2课时）的问题,导致学生可操作的实验内容偏少,这个问题该如何应对？笔者认为除了积极争取实验学时之外,挖掘实验教学本身的潜力,也是一种可行的办法,结合理工类各专业的培养目标和专业特色,利用各类传感器的物理原理,将它们的应用引进到物理实验教学中来,是物理实验教学改革的一项不错的举措.
参考文献：
[1]杭州精科仪器有限公司.FB716-Ⅰ物理设计性(热学)实验装置实验讲义[Z].
[2]张萍,侯晨霞,宋金瑶.综合设计性实验教学的研究与探讨[J].实验技术与管理,2011,28(８):157-159.
温度传感器论文参考资料：
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