用NTC熱敏電阻設(shè)計(jì)制作體溫計(jì)

1、西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)性基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：11051401姓名:日期：2016.05.13用NTC熱敏電阻設(shè)計(jì)制作體溫計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測定NTC熱敏電阻與溫度的關(guān)系;2、設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)字體溫計(jì)(溫度范圍35-42C)二、實(shí)驗(yàn)儀器(名稱、型號(hào)及參數(shù))NTC熱敏電阻可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(0-5V)數(shù)字萬用表單刀雙擲開關(guān)導(dǎo)線FD-WTC-D型恒溫控制裝置 2X-21型電阻箱2個(gè)三、實(shí)驗(yàn)原理NTC負(fù)溫度系數(shù)是一種利用半導(dǎo)體材料制成的體積小巧的電阻，為避免熱敏電阻自身發(fā)熱所帶來的影響，流過熱敏電阻的電流不能超過 300微安。由于熱敏電阻隨溫度變化比金屬 電阻要靈敏得多，因此被廣泛用于溫度測量，溫度控制以及電

2、路中溫度補(bǔ)償、時(shí)間延遲等。為了研究熱敏電阻的電阻溫度特性，常用電路如圖1所示：Rt= (R1/U1) *Ut四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1.測量不同溫度t下NTC熱敏電阻的阻值 R(1) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1,不斷改變環(huán)境溫度 t ,利用公式R= ( R/U1) *Ut計(jì)算出不同溫度t下NTC 的阻值。(2) 列表記錄數(shù)據(jù)，用最小二乘法求出 R與1/t之間的關(guān)系 2.設(shè)計(jì)數(shù)字體溫計(jì)如圖2電路圖所示，根據(jù)第一問中得到的R與1/t之間的關(guān)系，取35C與42C為邊界，聯(lián)立解出 R和Rao計(jì)算各元件的數(shù)值，使數(shù)字電壓表的mV示數(shù)即為溫度示數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖搭建數(shù)字溫度計(jì)，進(jìn)行調(diào)試：(1) 測量不

3、同溫度時(shí)，數(shù)字體溫計(jì)的電壓示數(shù)，并繪制校準(zhǔn)曲線；(2) 根據(jù)校準(zhǔn)曲線，對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行改進(jìn)，使誤差不超過Co五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理(列表記錄數(shù)據(jù)并寫出主要處理過程)不同溫度下的 NTC阻值數(shù)據(jù)記錄表格(Ri=10000Q U=4.77V)t/ C313233343536373839404142U/V2.702.883.003.053.153.253.403.413.423.463.523.54U/V2.041.901.751.701.581.551.461.401.371.331.271.23Rt/ Q7555.556597.225833.335573.775015.874769.234294

4、.114105.574005.843843.933607.953474.57經(jīng)過線性擬合InterceptSlopeStatisticsValueStandard ErrorValueStandard ErrorAdj.R-3quareB-75&6.2022876 60326451269 9475231663.91619P0 9087b=451269.94 a=-7586.20 r=0.9487所以回歸方程為:R=451269.94*1/t-7586.200 C240.026000300032當(dāng)T=35和42時(shí)，解方程組4770R/（R 計(jì)R2+R）=42得 Ra=99.21 Q調(diào)整R

5、，獲得較為準(zhǔn)確的體溫計(jì)（此時(shí)Ri=8126.7 Q 甩=117.2 Q）校準(zhǔn)后誤差在 0.1 攝氏度以內(nèi)。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1. 為了確定零功率狀態(tài)下的NTC熱敏電阻的最大電流值，應(yīng)在要求范圍內(nèi)選擇測量起點(diǎn)和測量中點(diǎn)測量最大電流，然后取二者最小值。2. NTC熱敏電阻阻值與溫度為指數(shù)關(guān)系，因此試驗(yàn)中采取T的倒數(shù)進(jìn)行擬合。經(jīng)過泰勒展開已證明在小區(qū)間內(nèi)可進(jìn)行此種線性擬合。3. 接通電源錢，合理選取各項(xiàng)有關(guān)參數(shù)，避免損壞器件，影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。4. 實(shí)驗(yàn)過程中最好一直升溫，因?yàn)镹TC熱敏電阻和恒溫裝置中溫度計(jì)的熱響應(yīng)時(shí)間存在差 異，一直升溫可減少該響應(yīng)時(shí)間引起的誤差。5. 測量NTC熱敏電阻的溫度特性時(shí)采用伏安法而不是平衡電橋法的原因：（1）平衡點(diǎn)橋法雖然可以直接讀出待測電阻的阻值，但對于NTC熱敏電阻，其阻值對溫度變化十分敏感，改變外界因素