新版本传感器实验指导书(8)

湖南生物机电职业技术学院 自动检测实验指导书

实验十九 负温度系数热敏电阻（NTC）测温实验

一、实验目的

1． 了解负温度系数热敏电阻基本原理； 2． 学习负温度系数热敏电阻特性与应用。 二、实验仪器

智能调节仪、温度源、Pt100、NTC、万用表。 三、实验原理

负温度系数热敏电阻NTC通常是一种氧化物的复合烧结体，其电阻随温度升高而降低，具有负的温度系数，特别适合-100～300℃之间的温度测量。通常将NTC称为热敏电阻。负温度系数热敏电阻器的电阻-温度特性，可表示为：

?11?? RT?RT0expB??T?T?0??式中，RT——绝对温度为T时热敏电阻的阻值；

RT0——绝对温度为T0时热敏电阻的阻值；

B——负温度系数热敏电阻的热敏指数。 四、实验内容与步骤

1． 实验步骤参照实验二十三。 五、实验报告

1． 根据所记录实验数据，分别绘制正、负温度系数的R（Ω）- t（℃）温度特性曲线。

图19-1 热敏电阻温度特性曲线

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实验二十 PN结温度特性测试实验A

一、实验目的

了角PN结测量温度的方法。 二、实验仪器

加热器、PT100、PN结温度传感器、2~20V稳压电源、万用表（两只、自备）。 三、实验原理

PN结传感器采用半导体硅材料，当温度发生变化时，PN结的导通率也会随之发生变化，根据此种特性可将PN结用于制作温度传感器。 五、 实验步骤

1． 用万用表测量PT100的阻值（用万用表“电阻档”）与PN结的导通电压（用万用表“二极管”档）

2．将2~20V直流稳压电源调至5V，接至“加热器”。

3．温度慢慢上升，记录PT100与PTC的阻值变化，此时PT100变化反应温度的变化，PT100在0oC时为100欧姆，每上升1oC，阻值增加0.38欧姆。 五、实验报告

根据测量的实验数据，作出PN结温度传感器的温度特性曲线。

实验二十 P－N结温度传感器B

一、实验原理：

半导体P-N结具有非常良好的温度线性。根据P－N结特性表达公式I?Is(e成温度传感器，可以直接显示绝对温度K，并且具有良好的线性与精度。

二、实验所需部件：

P－N结集成温度传感器、温度变换器、加热器、电压表、温度计（自备） 三、实验步骤：

1．将P－N结温度传感器接入温度传感器 端，VT端接电压表，开启电源，电压表2V档显示室温的绝对温度T，室温℃＝T－273。与温度计显示温度进行比较。如有差异可调节电位器加以修正。

2．打开加热器，观察随温度上升电压表所示的绝对温度值的变化，与旁边的热电偶所测得的温度进行比较。（如用温度计，则因其在塑套外与传感器感受到的温度是有差别的，实验时请注意这一点）。 四、注意事项：

2位数字电压表必须2V档，VT端输出的小数点后三位数字即为绝对温度值。

qvRT?1)可知，

当一个P－N结制成后，其反向饱和电流基本上只与温度有关，根据这一原理制成的P－N 结集

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实验二十一 气敏（酒精）传感器实验

一、实验目的

了解气敏传感器原理及应用。 二、实验仪器

气敏传感器、酒精、棉球（自备）、电桥、直流F/V表 三、实验原理

本实验所采用的SnO2（氧化锡）半导体气敏传感器属电阻型气敏元件；它是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化；若气浓度发生，则阻值发生变化，根据这一特性，可以从阻值的变化得知，吸附气体的种类和浓度。 四、实验内容与步骤

1． 将气敏传感器按图26-1接线，两蓝色接线端接5V电压加热（将2~20V可调稳压源输出调为5V），红色接线端接+12V电压、黑色接线端接Rw2上端，Rw2两端接F/V表（选择V，5V）。

2． 打开实验台电源，预热1分钟。

3． 用浸透酒精的小棉球，靠近传感器，并吹2次气，使酒精挥发进入传感器金属网内，观察F/V表读数变化。

图21-1 酒精传感器接线图

五、实验报告

酒精检测报警，常用于交通警察检查有否酒后开车，若要这样一种传感器还需考虑哪些环节与因素？

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实验二十二 湿敏传感器实验

一、实验目的

了解湿敏传感器的原理及应用范围。 二、实验仪器

湿敏传感器、示波器、棉球（自备） 三、实验原理

湿度是指大气中水份的含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示，湿度是指单位窨体积中所含水蒸汽的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸汽压的百分比，用符号％RH表示。湿度给出大气的潮湿程度，因此它是一个无量纲的值。实验使用中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验所采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。高分子电阻式湿敏元件是利用元件的电阻值随湿度变化的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，做成薄膜，来感觉空气湿度的变化。 四、实验内容与步骤

1． 湿敏传感器内部元件如图27-1所示，应用电路如图27-2所示，在A、B两端接入信号1kHz，Vp-p=1V，再与RW1（R=10k）相串联，用示波器观察RW1两端的波形峰峰值。

2． 将湿棉球靠近湿敏传感器或用嘴对湿敏传感器轻吹一口气，观察此时示波器上显示的波形峰峰值的变化。

3． 取出湿棉球，待数显表的显示值下降回复到原示值时，观察示波器

上波形的变化。 图22-1 内部结构

图22-2 湿敏传感器接线图

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