用NTC热敏电阻设计制作体温计

用NTC热敏电阻设计制作体温计 西北工业大学 设计性基础物理实验报告 班级：11051401姓名：日期：2016.05.13 用NTC热敏电阻设计制作体温计 一、 实验目的 1、 测定NTC热敏电阻与温度的关系； 2、 设计制作一个数字体温计（温度范围35-42℃） 二、 实验仪器（名称、型号及参数） NTC热敏电阻 可调直流稳压电源（0-5V） 数字万用 单刀双掷开关 导线 FD-WTC-D型恒温控制装置 2X-21型电阻箱2个 三、 实验原理 NTC负温度系数是一种利用半导体材料制成的体积小巧的电阻，为避免热敏电阻自身发热所带来的影响，流过热敏电阻的电流不能超过300微安。由于热敏电阻随温度变化比金属电阻要灵敏得多，因此被广泛用于温度测量，温度控制以及电路中温度补偿、时间延迟等。 为了研究热敏电阻的电阻温度特性，常用电路如图1所示： Rt=（R1/U1）*Ut 四、 实验与方法 1. 测量不同温度t下NTC热敏电阻的阻值R （1） 设计实验方案，画出实验电路图 如图1，不断改变环境温度t，利用公式Rt=（R1/U1）*Ut计算出不同温度t下NTC的阻值。 （2） 列表数据，用最小二乘法求出R与1/t之间的关系 2. 设计数字体温计 如图2电路图所示，根据第一问中得到的R与1/t之间的关系，取35℃与42℃为边界，联立解出R1和R2。 计算各元件的数值，使数字电压表的mV示数即为温度示数。 根据设计的电路图搭建数字温度计，进行调试： （1） 测量不同温度时，数字体温计的电压示数，并绘制校准曲线； （2） 根据校准曲线，对设计的电路进行改进，使误差不超过1℃。 五、 实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程） 不同温度下的NTC阻值数据格（R1=10000Ω U=4.77V） 经过线性拟合 b=451269.94 a=-7586.20 r=0.9487 所以回归方程为： R=451269.94*1/t-7586.20 当T=35和42时，解方程组 4770R2/(R1+R2+Rt)=35 解R1=8126.7.2Ω 4770R2/(R1+R2+Rt)=42 得R2=99.21Ω 调整R2，获得较为准确的体温计（此时R1=8126.7Ω R2=117.2Ω） 校准后误差在0.1摄氏度以内。 六、 实验分析与讨论 1. 为了确定零功率状态下的NTC热敏电阻的最大电流值，应在要求范围内选择测量起点和 测量中点测量最大电流，然后取二者最小值。 2. NTC热敏电阻阻值与温度为指数关系，因此试验中采取T的倒数进行拟合。经过泰勒展 开已证明在小区间内可进行此种线性拟合。 3. 接通电源钱，合理选取各项有关参数，避免损坏器件，影响实验的进行。 4. 实验过程中最好一直升温，因为NTC热敏电阻和恒温装置中温度计的热响应时间存在差 异，一直升温可减少该响应时间引起的误差。 5. 测量NTC热敏电阻的温度特性时采用伏安法而不是平衡电桥法的原因： （1）平衡点桥法虽然可以直接读出待测电阻的阻值，但对于NTC热敏电阻，其阻值对温度变化十分敏感，改变外界因素造成的温度的微小变化都会对电桥平衡产生较大影响； （2）平衡电桥法电路较之伏安法更复杂。