热电偶测温技术

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 15日，第12周，星期 六 第 7-8 节

实验名称 热电偶和热敏电阻的温度特性

教师评语 实验目的与要求：

（1） 了解热电偶和热敏电阻测温原理； （2） 学会测量热电偶的温差电动势； （3） 学会测量热敏电阻的温度系数； 实验原理和内容： 图5-1 实验原理：

（1） 热点偶：两种不同的金属或合金构成的闭合回路（如图5-1所示）可以构成热电偶。如

果两个接触点的温度t与t0不同，则可以产生热电动势，这种现象称之为热电效应。热电动势的大小与热电偶的大小，金属导线的长短及粗细无关，所以热电偶的温度原理是以它的热电动势与温差的单值关系为依据，在试验中我们使热电偶一个接触点的温度为室温，则单值关系可以化为：

f(t)abtct2...

试验中温度变化范围并不大，我们可以近似将其取为：

E(t,t0)abt

（2） 热电偶的定标：在本试验中我们用比较法对NKJ加热器中的热电偶的热电动势（用

UJ-36a型电位差计进行测量）与工作端温度之间的关系曲线进行定标。

（3） 热敏电阻的阻值：热敏电阻对温度非常敏感，所以可以用于温度传感器。在一定温度范

围内，一个长为L，横截面积为S的热敏电阻，材料对应的系数为a0，b，其电阻可以表示为：

b

LLLbRTa0eTa0eb

SSST

RTa0eT

Laa0

S

（4） 热敏电阻的温度系数：定义aT

1dRT

，他表示了热敏阻值对温度变化率与阻值之比，

RTdT

我们可以得出：

aT

1dRT

bRTdTa T2

bT

RTaeT

b

T

RTaelnRTlna

b T

1

曲线，将其代回（3）中公式，T

其中ln a和b分别是该直线的截距和斜率，我们可以求出lnRT即可得到RTT曲线。

实验内容：

（1） 组装一台“热电偶温度计”，并定标； （2） 测量热敏电阻阻值随温度变化曲线。 主要仪器设备： UJ-36a型直流电位差计、NKJ智能温控辐射式加热器，数字万用表、热电偶探头、负温度系数热敏电阻探头、电源。 步骤与操作方法：

（1） 热电偶温度计的定标：

a) 将热电偶接入电位差计的“未知”端；

b) 将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30℃~80℃每隔2℃测量一组E、t

数据；

（2） 测量热敏电阻阻值随温度变化关系：

a) 将热敏电阻接到数字万用表电阻插口；

b) 将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30℃~80℃每隔2℃测量一组R、t

数据；

（3） UJ-36a型直流电位差计使用方法：

a) 调节检流计零点，吧倍率开关旋到“×0.2”，稍等片刻调节“调零”旋钮，使检流计

指针指零；

b) 将开关K扳向标准，通过Rp旋钮调节电流，使检流计指零； c) 未知电动势：将开关K扳向“未知”，调节滑线读数盘（0~10mV），使检流计指零，

若不够用则调节步进读数盘（10~110mV），使检流计指零，则电动势为E=（步进读数+滑线读数）×0.2

d) 注意：每次测量前要核对工作电流，重复调零。在调零过程中，应该将开关“K”进行

短暂接触进行观察。

数据记录：

表1 热电偶温度计定标数据记录表

表2热敏电阻Rt-t数据记录表

数据记录与处理： 1. 热电偶定标对应数据

2. 热电偶定标曲线

经过Excel图表计算， 并进行线性回归 得到 热电偶电压关于温度的 关系方程为

E1.88360.0706t

可见， a=-1.8836

3. 热敏电阻实验数据

b=0.0706

热敏电阻R-T曲线

为了计算R-T关系方程， 先对数据进行这样的处理， 结果如下：

通过线性回归， 作出 lnR 和 1/T 的线性关系曲线如下：

由线性回归结果y = 4276.9x - 4.9567， 可以得到：

lna4.9567 a0.00709 3b427.6

代入以上数据， 可以得到R-T关系曲线方程为

RT7.03103e4276.9/T

又温度系数计算公式为 aT

1dRT

RTdT

当 T=40℃ (313.15K) 时， 经计算得到， 该热敏电阻的温度系数aT  -0.04 结果与分析：

由以上实验的数据及图标结果可见

1， 用一次线性方程模拟热电偶的温度特性曲线， 可以在一定误差范围内保证准确性。且热电偶两

端的电压， 随温度增加而增加， 显线性正比关系

2， 热电偶的U-T关系方程为E1.88360.0706t 其中 a=-1.8836 b=0.0706

3， 热敏电阻的阻值与温度的关系为： 阻值随着温度的增加而减小， 且阻值的减小幅度越来越缓

慢。其关系可以用指数方程模拟， 具体见数据处理部分的结论 4， T=40℃时， 热敏电阻的温度系数为aT  -1.019710-5

讨论、建议与质疑：

1. 实验过程中发现 辐射加热器的温度控制能力不理想， 尤其是恒温能力。 建议改造成由计算芯

片控制的加热电路， 并且在到达既定温度后， 改为使用加热、散热交替进行的自动恒温功能 2. 热敏电阻的R-T曲线， 用 数据模拟 回归计算后， 发现用以下方程描述， 也可以较好的体现

其变化规律与趋势

RT  2103 e-0.0399T

对比与以书上所给方法计算所得的描述公式

RT7.03103e4276.9/T

暂未能发现在表现温度特性上的区别， 可能是由于测量数据范围不够广， 而不能发现 3. 该实验中获得的感触是， 耐心， 细心， 是实验成功的重要保证

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大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 15日，第12周，星期 六 第 7-8 节

实验名称 热电偶和热敏电阻的温度特性

教师评语 实验目的与要求：

（1） 了解热电偶和热敏电阻测温原理； （2） 学会测量热电偶的温差电动势； （3） 学会测量热敏电阻的温度系数； 实验原理和内容： 图5-1 实验原理：

（1） 热点偶：两种不同的金属或合金构成的闭合回路（如图5-1所示）可以构成热电偶。如

果两个接触点的温度t与t0不同，则可以产生热电动势，这种现象称之为热电效应。热电动势的大小与热电偶的大小，金属导线的长短及粗细无关，所以热电偶的温度原理是以它的热电动势与温差的单值关系为依据，在试验中我们使热电偶一个接触点的温度为室温，则单值关系可以化为：

f(t)abtct2...

试验中温度变化范围并不大，我们可以近似将其取为：

E(t,t0)abt

（2） 热电偶的定标：在本试验中我们用比较法对NKJ加热器中的热电偶的热电动势（用

UJ-36a型电位差计进行测量）与工作端温度之间的关系曲线进行定标。

（3） 热敏电阻的阻值：热敏电阻对温度非常敏感，所以可以用于温度传感器。在一定温度范

围内，一个长为L，横截面积为S的热敏电阻，材料对应的系数为a0，b，其电阻可以表示为：

b

LLLbRTa0eTa0eb

SSST

RTa0eT

Laa0

S

（4） 热敏电阻的温度系数：定义aT

1dRT

，他表示了热敏阻值对温度变化率与阻值之比，

RTdT

我们可以得出：

aT

1dRT

bRTdTa T2

bT

RTaeT

b

T

RTaelnRTlna

b T

1

曲线，将其代回（3）中公式，T

其中ln a和b分别是该直线的截距和斜率，我们可以求出lnRT即可得到RTT曲线。

实验内容：

（1） 组装一台“热电偶温度计”，并定标； （2） 测量热敏电阻阻值随温度变化曲线。 主要仪器设备： UJ-36a型直流电位差计、NKJ智能温控辐射式加热器，数字万用表、热电偶探头、负温度系数热敏电阻探头、电源。 步骤与操作方法：

（1） 热电偶温度计的定标：

a) 将热电偶接入电位差计的“未知”端；

b) 将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30℃~80℃每隔2℃测量一组E、t

数据；

（2） 测量热敏电阻阻值随温度变化关系：

a) 将热敏电阻接到数字万用表电阻插口；

b) 将热端探头插入NKJ智能温控辐射式加热器，从30℃~80℃每隔2℃测量一组R、t

数据；

（3） UJ-36a型直流电位差计使用方法：

a) 调节检流计零点，吧倍率开关旋到“×0.2”，稍等片刻调节“调零”旋钮，使检流计

指针指零；

b) 将开关K扳向标准，通过Rp旋钮调节电流，使检流计指零； c) 未知电动势：将开关K扳向“未知”，调节滑线读数盘（0~10mV），使检流计指零，

若不够用则调节步进读数盘（10~110mV），使检流计指零，则电动势为E=（步进读数+滑线读数）×0.2

d) 注意：每次测量前要核对工作电流，重复调零。在调零过程中，应该将开关“K”进行

短暂接触进行观察。

数据记录：

表1 热电偶温度计定标数据记录表

表2热敏电阻Rt-t数据记录表

数据记录与处理： 1. 热电偶定标对应数据

2. 热电偶定标曲线

经过Excel图表计算， 并进行线性回归 得到 热电偶电压关于温度的 关系方程为

E1.88360.0706t

可见， a=-1.8836

3. 热敏电阻实验数据

b=0.0706

热敏电阻R-T曲线

为了计算R-T关系方程， 先对数据进行这样的处理， 结果如下：

通过线性回归， 作出 lnR 和 1/T 的线性关系曲线如下：

由线性回归结果y = 4276.9x - 4.9567， 可以得到：

lna4.9567 a0.00709 3b427.6

代入以上数据， 可以得到R-T关系曲线方程为

RT7.03103e4276.9/T

又温度系数计算公式为 aT

1dRT

RTdT

当 T=40℃ (313.15K) 时， 经计算得到， 该热敏电阻的温度系数aT  -0.04 结果与分析：

由以上实验的数据及图标结果可见

1， 用一次线性方程模拟热电偶的温度特性曲线， 可以在一定误差范围内保证准确性。且热电偶两

端的电压， 随温度增加而增加， 显线性正比关系

2， 热电偶的U-T关系方程为E1.88360.0706t 其中 a=-1.8836 b=0.0706

3， 热敏电阻的阻值与温度的关系为： 阻值随着温度的增加而减小， 且阻值的减小幅度越来越缓

慢。其关系可以用指数方程模拟， 具体见数据处理部分的结论 4， T=40℃时， 热敏电阻的温度系数为aT  -1.019710-5

讨论、建议与质疑：

1. 实验过程中发现 辐射加热器的温度控制能力不理想， 尤其是恒温能力。 建议改造成由计算芯

片控制的加热电路， 并且在到达既定温度后， 改为使用加热、散热交替进行的自动恒温功能 2. 热敏电阻的R-T曲线， 用 数据模拟 回归计算后， 发现用以下方程描述， 也可以较好的体现

其变化规律与趋势

RT  2103 e-0.0399T

对比与以书上所给方法计算所得的描述公式

RT7.03103e4276.9/T

暂未能发现在表现温度特性上的区别， 可能是由于测量数据范围不够广， 而不能发现 3. 该实验中获得的感触是， 耐心， 细心， 是实验成功的重要保证