溫度感測器實驗
蔡達 38030414
一． 實驗目的
瞭解各種溫度感測器（熱電偶、鉑熱電阻、PN接面溫敏二極體、半導體熱敏電阻、整合溫度感測器）的測溫原理；
掌握熱電偶的冷端補償原理； 掌握熱電偶的標定過程；
瞭解各種溫度感測器的效能特點並比較上述幾種感測器的效能。
二． 實驗儀器
溫度感測器實驗模組，熱電偶（K型、E型），CSY2001B型感測器系統綜合實驗臺（以下簡稱主機），溫控電加熱爐，連線電纜，萬用表：VC9804A，附表筆及測溫探頭，萬用表：VC9806，附表筆
三． 實驗原理 （1）熱電偶測溫原理
由兩根不同質的導體熔接而成的閉合迴路叫做熱電迴路，當其兩端處於不同溫度時則迴路中產生一定的電流，這表明電路中有電勢產生，此電勢即為熱電勢。
圖1中 T為熱端，To為冷端，熱電勢EtEAB(T)EAB(T0)。
（2）熱電偶的標定
以K分度熱電偶作為標準熱電偶來校準E分度熱電偶，被校熱電偶熱電勢與標準熱電偶熱電勢的誤差為ee校測+
（3）熱電偶的冷端補償
熱電偶冷端溫度不為0℃時，需對所測熱電勢值進行修正，修正公式為：E（T，To）ET,t1ET1,T0
即：實際電動勢＝測量所得電勢＋溫度修正電勢
（4）鉑熱電阻
鉑熱電阻的阻值與溫度的關係近似線性，當溫度在0℃≤T≤650℃時， RT=R0（1+AT+BT）式中：RT——鉑熱電阻T℃時的電阻值 RO——鉑熱電阻在0℃時的電阻值 A——係數（=3.96847×10-31/℃） B——係數（＝-5.847×10-71/℃2）
將鉑熱電阻作為橋路中的一部分在溫度變化時電橋失衡便可測得相應電路的輸出電壓變化值。
（5）PN接面溫敏二極體
半導體PN接面具有良好的溫度線性，根據PN接面特性表達公式IIs(eRT1)可知，當一個qve標分e標測S標S標e校分。
PN結制成後，其反向飽和電流基本上只與溫度有關，溫度每升高一度，PN接面正向壓降就下降2mv，利用PN接面的這一特性可以測得溫度的.變化。
（6）熱敏電阻
熱敏電阻是利用半導體的電阻值隨溫度升高而急劇下降這一特性製成的熱敏元件。它呈負溫度特性，靈敏度高，可以測量小於0.01℃的溫差變化。
（7）整合溫度感測器
用整合工藝製成的雙端電流型溫度感測器，在一定的溫度範圍內按1μA/K的恆定比值輸出與溫度成正比的電流，通過對電流的測量即可得知溫度值（K氏溫度），經K氏-攝氏轉換電路直接顯示℃溫度值。
四． 實驗資料記錄及處理
（1） 熱電偶標定實驗步驟
根據資料分別繪製K型熱電偶和E型熱電偶溫度與熱電勢的關係曲線
K型熱電偶電壓—溫度曲線電壓/mV40
506070溫度/C
8090100
E型熱電偶電壓—溫度曲線
電壓/mV
溫度/C
將K型熱電偶作為標準熱電偶，計算被測熱電偶E型熱電偶的誤差。
ee校測+
e標分e標測
S標
S標e校分
計算結果填於表中。（2）鉑熱電阻
鉑熱電阻電壓—溫度曲線
電壓/V溫度/C
鉑電阻電壓溫度修正曲線
電壓/V40
5060
70
溫度/C
8090100
鉑電阻在40C~100C均在工作線上性狀態。
（3） PN接面溫敏二極體
電壓
/mV
PN接面溫敏二極體溫度曲線
溫度/C
PN接面溫敏二極體修正曲線
電壓/mV
溫度/C
靈敏度S
VT
（4） 半導體熱敏電阻
半導體熱敏電阻電壓—溫度曲線
電壓/V40
506070溫度/C
8090100
半導體熱敏電阻電壓—溫度修正曲線
電壓/V40
506070溫度/C
80
90100
（5） 整合溫度感測器
整合溫度感測器電壓—溫度曲線
電壓/V40
5060
70
溫度/C
8090100
整合溫度感測器電壓—溫度修正曲線
電壓/V40
506070溫度/C
80
90100
五． 溫度感測器分析
熱電偶溫度感測器測量範圍270C~1800C，精度0.5C，線性/C。度需要至少四次多項式或等效的對照表，靈敏度數十V熱電阻溫度感測器測量範圍250C~900C，精度0.01C，線性度需要至少二次多項式或等效的對照表，靈敏度0.00385/C。PN接面溫敏二極體溫度感測器測量範圍1~400K，精度0.5C，線性度保持正向電流不變時近似線性，靈敏度2mV熱敏電阻溫度感測器測量範圍100C~150C/C。精度0.1C，線性度需要至少三次多項式或等效的對照表，靈敏度數個/C。整合溫度感測器測量範圍55C內無需線性化，靈敏度2mV/C~150C，精度1C，在1C範圍。
