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电子元件 · 传感器及模拟信号

NTC 热敏电阻与温度测量

NTC 热敏电阻的电阻随着温度的升高而降低。由于它采用非线性曲线,因此与简单的线性标记不同。

相关实验:制作热敏电阻温度计 →
制作热敏电阻温度计
制作热敏电阻温度计实验场景 →

意义与机制

热敏电阻是一种利用温度变化导致电阻变化而设计的元件。 NTC 型和 PTC 型热敏电阻,在温度升高时,电阻的变化量不同,其行为也存在差异。

将 NTC 恒温电阻器放置在分压器中,可以将温度变化转换为电压变化。根据测量到的电压计算电阻值,然后使用校准曲线将电阻值转换为温度。

关系与条件

β 是指数形式的 R(T)=R₀exp[β(1/T−1/T₀)。这里的温度 T 和 T₀,它们包含在倒数中,必须表示为绝对温度 K,而不是摄氏温度。

β 是一种在有限温度范围内近似的参数。实际测量受到传感器自热、热平衡延迟以及参考电阻误差的影响。

观察实验中需要注意的事物

NTC 热敏电阻的电阻随温度升高而减小。

自发加热、测量噪声和热滞效应已不考虑。校准模型假设β已知。在屏幕上进行实验,不要使用实际电源、插座或高电压进行重复。

关键关系与符号

R(T) = R₀ exp[β(1/T−1/T₀)]

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
R₀, T₀参考电阻和参考绝对温度Ω, K
βNTC 温度曲线的系数K

工作实例

使用参考值 β,什么温度对应于测得的电阻为 10 kΩ?

25 °C

常见误解

  • 如果将摄氏温度直接输入到 1/T,则不会得到准确的温度转换。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)