温度传感器技术的研究试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及温度传感器技术领域，具体涉及一种温度传感器技术的研究试验 装置。
【背景技术】
[0002] 在温度传感技术实验中，发现所采用的现有的实验装置存在以下不足:使用直流 单臂电桥测量电阻的过程繁琐，实验者要耗费大量时间；使用直流单臂电桥测量存在较大 误差；由于存在温度滞后现象，原仪器存在较大误差。 【实用新型内容】
[0003] 为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种操作简单且准确的温度 传感器技术的研究试验装置。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用技术方案如下：
[0005] -种温度传感器技术的研究试验装置，包括温控仪、热学仪器和上位机，热学仪器 包括容器、位于容器内的电加热器件、位于容器内的金属导体电阻和位于容器内的半导体 热敏电阻，温控仪与电加热器件电连接用于设定容器内的设定温度，半导体热敏电阻输出 端经惠斯通电桥连接上位机，半导体热敏电阻用于获取容器内的实际温度信息，并将温度 信息发送至上位机，惠斯通电桥测量此温度下的半导体热敏电阻的阻值并发送至上位机。
[0006] 上述研究试验装置中，热学仪器为DHT-2型热学实验仪。
[0007] 上述研究试验装置中，金属导体电阻为铜电阻。
[0008] 本实用新型的有益效果：
[0009] 利用温控仪控制温度的高低，避免了手动温控对电阻特性数据的影响;使用上位 机可多次采集数据，通过数据处理取平均值，减小误差，能够自动读取温度和电阻，并绘制 图像。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型结构不意图；
[0011] 图2为金属导体电阻与温度关系曲线图；
[0012] 图3为半导体热敏电阻与温度关系曲线图；
[0013] 图4为利用研究试验装置获得半导体热敏电阻与温度关系曲线图；
[0014] 图中1、温控仪，2、电加热器件，3、金属导体电阻，4、半导体热敏电阻，5、容器，6、惠 斯通电桥，7、上位机。
【具体实施方式】
[0015] 为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实 用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。
[0016] 参考附图1，一种温度传感器技术的研究试验装置，包括温控仪1、热学仪器和上位 机7,热学仪器包括容器5、位于容器5内的电加热器件2、位于容器2内的金属导体电阻3和位 于容器5内的半导体热敏电阻4,温控仪1与电加热器件2电连接用于设定容器5内的设定温 度，半导体热敏电阻4输出端经惠斯通电桥6连接上位机7,半导体热敏电阻6用于获取容器2 内的实际温度信息，并将温度信息发送至上位机7,惠斯通电桥6测量此温度下的半导体热 敏电阻4的阻值并发送至上位机7。
[0017] 本实施例中，热学仪器为DHT-2型热学实验仪;金属导体电阻为铜电阻。
[0018] 本实用新型原理介绍：
[0019] 1.金属导体电阻
[0020]金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值兄与温度?间的关系常用以下经 验公式表示：
[0022] 式中化是温度为?时的电阻，仏为? = 0?时的电阻，成九^为常系数。
[0023] 在很多情况下，可只取前三项：
[0025]因为常数:S比体小很多，在不太大的温度范围内，&可以略去，于是上式可近似写 成：
[0027] 式中年称为该金属电阻的温度系数。
[0028] 严格地说，從与温度有关，但在''ΙΟΟΥ范围内，從的变化很小，可看作不变。
[0029] 如图2所示，通过实验测得金属导体的尤~ f关系曲线近似为一条直线，斜率为 ，截距为。
[0030] 根据金属导体的7? ~1曲线，可求得该导体的电阻温度系数。方法是从曲线上任 取相距较远的两点(?? )及(? ?)，根据(3)式有：
[0033] 联立求解得：
[0035] 2半导体热敏电阻
[0036]热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它 的电阻率ft随温度Γ的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。 一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻(简称"NTC"元件）， 其电阻率ft随热力学温度7的关系为
[0038]式中4与』为常数，由材料的物理性质决定。
[0039]也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结 而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系 数热敏电阻(简称"PTC"元件）。其电阻率的温度特性为：
[0041 ]式中#、巧^为常数，由材料物理性质决定。
[0042] 在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。
[0043] 对于截面均匀的" NTC"元件，阻值七由下式表示：
[0045] 式中?为热敏电阻两极间的距离，义为热敏电阻横截面积
[0047]上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降，如图3所示，可 见其对温度的敏感程度比金属电阻等其它感温元件要高得多。由于具有上述性质，热敏电 阻被广泛应用于精密测温和自动控温电路中。
[0048] 对(8)式两边取对数，得
[0050]
成线性关系，若从实验中测得若干个馬和对应的Γ值，通过作图法 可求出(由截距_1ιι_ .1求出）和载（即斜率）。
[0051] 半导体材料的激活能j·=劢，式中龙为玻耳兹曼常数 [灰38: :?嫌^了顏)，将波与克值代入可求出五。
[0052] 根据电阻温度系数的定义：
[0054]将(8 )式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数：
[0056] 对于给定材料的热敏电阻，在测得1值后，可求出该温度下的电阻温度系数。
[0057] 利用本实用新型的装置对半导体热敏电阻进行试验，并通过上位机对实验数据进 行了分析得到了如图4所示的曲线，比较图3,可以看出该装置试验得到的数据和图像与预 想的一致，装置运行稳定正常。
[0058] 以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述 描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种温度传感器技术的研究试验装置，其特征在于：包括温控仪、热学仪器和上位 机，热学仪器包括容器、位于容器内的电加热器件、位于容器内的金属导体电阻和位于容器 内的半导体热敏电阻，温控仪与电加热器件电连接用于设定容器内的设定温度，半导体热 敏电阻输出端经惠斯通电桥连接上位机，半导体热敏电阻用于获取容器内的实际温度信 息，并将温度信息发送至上位机，惠斯通电桥测量此温度下的半导体热敏电阻的阻值并发 送至上位机。2. 根据权利要求1所述温度传感器技术的研究试验装置，其特征在于:热学仪器为DHT-2型热学实验仪。3. 根据权利要求1或2所述温度传感器技术的研究试验装置，其特征在于:金属导体电 阻为铜电阻。
【专利摘要】本实用新型提供一种操作简单且准确的温度传感器技术的研究试验装置。一种温度传感器技术的研究试验装置，包括温控仪、热学仪器和上位机，热学仪器包括容器、位于容器内的电加热器件、位于容器内的金属导体电阻和位于容器内的半导体热敏电阻，温控仪与电加热器件电连接用于设定容器内的设定温度，半导体热敏电阻输出端经惠斯通电桥连接上位机，半导体热敏电阻用于获取容器内的实际温度信息，并将温度信息发送至上位机，惠斯通电桥测量此温度下的半导体热敏电阻的阻值并发送至上位机。
【IPC分类】G01K15/00
【公开号】CN205138679
【申请号】CN201520665462
【发明人】张岚, 张鑫
【申请人】内蒙古财经大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年8月31日