基本信息
- 项目名称：
- NTC热敏电阻电压温度关系线性化的探讨
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文对NTC热敏电阻的电压和温度关系线性化进行了理论推导和电路模拟，并利用相关参数画出了电压和温度实验曲线和拟合曲线,由该曲线可直观地发现电压与温度间的线性关系。
- 详细介绍：
- 一般来说，热敏电阻的阻值和温度具有强烈的非线性关系。在有些实际应用中，常要求由热敏电阻制成的传感器，其输出量能用数字显示仪表指示，因为任何物理量的数字显示往往比模拟显示优越，因此要求传感器的输出量电压与被测量量温度之间具有线性关系。本项研究对NTC热敏电阻的电压和温度关系线性化进行了理论推导和电路模拟，利用相关参数画出了电压和温度实验曲线和拟合曲线,由该曲线可直观地发现电压与温度间的线性关系。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 由热敏电阻制成的传感器往往要求电压U与温度T之间具有线性关系。本项研究对NTC热敏电阻的电压和温度关系的线性化进行了理论推导，利用EWB进行电路模拟仿真，并用Matlab进行曲线拟合，画出了电压U与温度T之间的实验曲线和拟合曲线,由该曲线可直观地发现电压与温度间的线性关系。
科学性、先进性及独特之处
- （1）利用EWB“虚拟电子工作平台”进行电路仿真，具有界面直观、操作方便、采用图形方式创建电路的优点，可以对电子元器件进行一定程度的非线性的仿真。（2）用已确定的参数利用EWB连接电路，并模拟从25℃到65℃的电压值。模拟得到的电压和温度数据。（3）热敏电阻的阻值和温度具有强烈的非线性关系，通过桥式电路及差分运算放大电路转换成电压和温度的线性关系。
应用价值和现实意义
- （1）本文利用EWB“模拟电子工作平台”进行电路仿真，减少了实验时间与消耗，快速、简捷地得到与测量误差相适应的结果。 （2）本文通过将电阻与温度的关系转化成电压与温度的关系的方法，可以应用到其他非线性变量，将其转化为线型变量之间的关系。 （3）紧密结合实际应用，提高仪器精度，能使实验内容更加深入
学术论文摘要
- 本文对NTC热敏电阻的电压和温度关系线性化进行了理论推导和电路模拟，并利用相关参数画出了电压和温度实验曲线和拟合曲线,由该曲线可直观地发现电压与温度间的线性关系。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 本文所提的线性化方法独特、新颖有很好的应用价值。
参考文献
- [1]徐先开，叶济民．热敏电阻器[M]．北京：机械工业出 版社，1981，1-5，39，44，16，108． [2]曹光宇，杨湖等．现代传感器技术与应用基础[M]．北京：北京理工大学出版社， 2006，147． [3]孙肖子，张企民．模拟电子技术基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001，100-101. [4]高玉良．电路与模拟电子技术[M]．北京：高等教育出版社，2004，41-42，244． [5]丁慎训，张连芳．物理实验教程[M]．北京：清华大学出版社，2002，168． [6]李学慧，高峰等．大学物理实验[M]．北京：高等教育出版社，2005，52，26，366，367-368． [7]石博强，赵金．Matlab数学计算与工程分析范例教程[M]．北京：中国铁道出版社，2005．
同类课题研究水平概述
- NTC是指电阻随温度上升呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻特性．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化．现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料． 但是热敏电阻的阻值和温度具有强烈的非线性关系，为了使热敏电阻的使用更加方便和便于调节，对其线性化研究也就成为重要课题。 王渊，刘先勇，严健锁等人通过分析半导体激光器中NTC热敏电阻的数学模型，提出线性化的算法设计。 根据半导体激光器提供的NTC热敏电阻的参数来检验线性化算法的合理性；赵军，谢作品，吴珂等人分析了目前常用NTC热敏电阻线性化方法的优缺点；针对这些优缺点提出了NTC热敏电阻软件线性化算法；并运用这个软件线性化的方法设计了以 MSP430F4270单片机为基础的温度测量系统；R.E. Newnham和G.R. Ruschou 等人发现炭黑/三元乙丙橡胶复合材料呈负温度系数（NTC）效应。 王行迅等人利用单臂热敏电阻惠斯登电桥将温度的变化换为电桥输出电压，将电压 同时加在放大器的输入端，它的输出电压和电桥的输出特性一致，其输出存在非线性负偏差；输入端的放大倍数随温度上升而增大，其输出电压随温度上升出现非线 性正偏差。 将电压经比例加法器相加后可将正、负偏差抵消，其输出电压具有较好的线性关系；杜西亮 ，孙慧明 ，聂义祥等人利用分段多项式拟合法对其非线性进行补偿来减小非线性误差，提高测量准确度和量程，并通过实例对该方法进行分析和对比。 A. FELTZ 和R .KRIEGEL 等人用Sr Mn O 陶瓷高温NTC热敏电阻样本来测量电性能，通过糊状的银在800℃燃烧并达到大约500℃，发现对测量是适用的，超过700℃，任何电阻率伴随时间的显著变化将不会出现，甚至电阻率只在高温范围内增长。
