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電子元件 · 感測器及模擬訊號

NTC 熱敏電阻與溫度測量

NTC 熱敏電阻的電阻隨著溫度的升高而降低。由於它採用非線性曲線,因此與簡單的線性標記不同。

相關實驗:製作熱敏電阻溫度計 →
製作熱敏電阻溫度計
製作熱敏電阻溫度計實驗場景 →

意義與機制

熱敏電阻是一種利用溫度變化導致電阻變化而設計的元件。 NTC 型和 PTC 型熱敏電阻,在溫度升高時,電阻的變化量不同,其行為也存在差異。

將 NTC 恆溫電阻器放置在分壓器中,可以將溫度變化轉換為電壓變化。根據測量到的電壓計算電阻值,然後使用校準曲線將電阻值轉換為溫度。

關係與條件

β 是指數形式的 R(T)=R₀exp[β(1/T−1/T₀)。這裡的溫度 T 和 T₀,它們包含在倒數中,必須表示為絕對溫度 K,而不是攝氏溫度。

β 是一種在有限溫度範圍內近似的參數。實際測量受到感測器自熱、熱平衡延遲以及參考電阻誤差的影響。

觀察實驗中需要注意的事物

NTC 熱敏電阻的電阻隨溫度升高而減小。

自發加熱、測量噪聲和熱滯效應已不考慮。校準模型假設β已知。在螢幕上進行實驗,不要使用實際電源、插座或高電壓進行重複。

關鍵關係與符號

R(T) = R₀ exp[β(1/T−1/T₀)]

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
R₀, T₀參考電阻和參考絕對溫度Ω, K
βNTC 溫度曲線的係數K

透過範例確認

使用參考值 β,什麼溫度對應於測得的電阻為 10 kΩ?

25 °C

常見誤解

  • 如果將攝氏溫度直接輸入到 1/T,則不會得到準確的溫度轉換。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 物理學:大學教材,第二卷 (英文版)