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基本信息
- 項目名稱：
- NTC熱敏電阻電壓溫度關(guān)系線性化的探討
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 本文對NTC熱敏電阻的電壓和溫度關(guān)系線性化進行了理論推導(dǎo)和電路模擬，并利用相關(guān)參數(shù)畫出了電壓和溫度實驗曲線和擬合曲線,由該曲線可直觀地發(fā)現(xiàn)電壓與溫度間的線性關(guān)系。
- 詳細介紹：
- 一般來說，熱敏電阻的阻值和溫度具有強烈的非線性關(guān)系。在有些實際應(yīng)用中，常要求由熱敏電阻制成的傳感器，其輸出量能用數(shù)字顯示儀表指示，因為任何物理量的數(shù)字顯示往往比模擬顯示優(yōu)越，因此要求傳感器的輸出量電壓與被測量量溫度之間具有線性關(guān)系。本項研究對NTC熱敏電阻的電壓和溫度關(guān)系線性化進行了理論推導(dǎo)和電路模擬，利用相關(guān)參數(shù)畫出了電壓和溫度實驗曲線和擬合曲線,由該曲線可直觀地發(fā)現(xiàn)電壓與溫度間的線性關(guān)系。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 由熱敏電阻制成的傳感器往往要求電壓U與溫度T之間具有線性關(guān)系。本項研究對NTC熱敏電阻的電壓和溫度關(guān)系的線性化進行了理論推導(dǎo)，利用EWB進行電路模擬仿真，并用Matlab進行曲線擬合，畫出了電壓U與溫度T之間的實驗曲線和擬合曲線,由該曲線可直觀地發(fā)現(xiàn)電壓與溫度間的線性關(guān)系。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- （1）利用EWB“虛擬電子工作平臺”進行電路仿真，具有界面直觀、操作方便、采用圖形方式創(chuàng)建電路的優(yōu)點，可以對電子元器件進行一定程度的非線性的仿真。（2）用已確定的參數(shù)利用EWB連接電路，并模擬從25℃到65℃的電壓值。模擬得到的電壓和溫度數(shù)據(jù)。（3）熱敏電阻的阻值和溫度具有強烈的非線性關(guān)系，通過橋式電路及差分運算放大電路轉(zhuǎn)換成電壓和溫度的線性關(guān)系。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- （1）本文利用EWB“模擬電子工作平臺”進行電路仿真，減少了實驗時間與消耗，快速、簡捷地得到與測量誤差相適應(yīng)的結(jié)果。 （2）本文通過將電阻與溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)化成電壓與溫度的關(guān)系的方法，可以應(yīng)用到其他非線性變量，將其轉(zhuǎn)化為線型變量之間的關(guān)系。 （3）緊密結(jié)合實際應(yīng)用，提高儀器精度，能使實驗內(nèi)容更加深入
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文對NTC熱敏電阻的電壓和溫度關(guān)系線性化進行了理論推導(dǎo)和電路模擬，并利用相關(guān)參數(shù)畫出了電壓和溫度實驗曲線和擬合曲線,由該曲線可直觀地發(fā)現(xiàn)電壓與溫度間的線性關(guān)系。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 本文所提的線性化方法獨特、新穎有很好的應(yīng)用價值。
參考文獻
- [1]徐先開，葉濟民．熱敏電阻器[M]．北京：機械工業(yè)出 版社，1981，1-5，39，44，16，108． [2]曹光宇，楊湖等．現(xiàn)代傳感器技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社， 2006，147． [3]孫肖子，張企民．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001，100-101. [4]高玉良．電路與模擬電子技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2004，41-42，244． [5]丁慎訓(xùn)，張連芳．物理實驗教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002，168． [6]李學(xué)慧，高峰等．大學(xué)物理實驗[M]．北京：高等教育出版社，2005，52，26，366，367-368． [7]石博強，趙金．Matlab數(shù)學(xué)計算與工程分析范例教程[M]．北京：中國鐵道出版社，2005．
同類課題研究水平概述
- NTC是指電阻隨溫度上升呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻特性．該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻．其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化．現(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料． 但是熱敏電阻的阻值和溫度具有強烈的非線性關(guān)系，為了使熱敏電阻的使用更加方便和便于調(diào)節(jié)，對其線性化研究也就成為重要課題。 王淵，劉先勇，嚴(yán)健鎖等人通過分析半導(dǎo)體激光器中NTC熱敏電阻的數(shù)學(xué)模型，提出線性化的算法設(shè)計。 根據(jù)半導(dǎo)體激光器提供的NTC熱敏電阻的參數(shù)來檢驗線性化算法的合理性；趙軍，謝作品，吳珂等人分析了目前常用NTC熱敏電阻線性化方法的優(yōu)缺點；針對這些優(yōu)缺點提出了NTC熱敏電阻軟件線性化算法；并運用這個軟件線性化的方法設(shè)計了以 MSP430F4270單片機為基礎(chǔ)的溫度測量系統(tǒng)；R.E. Newnham和G.R. Ruschou 等人發(fā)現(xiàn)炭黑/三元乙丙橡膠復(fù)合材料呈負溫度系數(shù)（NTC）效應(yīng)。 王行迅等人利用單臂熱敏電阻惠斯登電橋?qū)囟鹊淖兓瘬Q為電橋輸出電壓，將電壓 同時加在放大器的輸入端，它的輸出電壓和電橋的輸出特性一致，其輸出存在非線性負偏差；輸入端的放大倍數(shù)隨溫度上升而增大，其輸出電壓隨溫度上升出現(xiàn)非線 性正偏差。 將電壓經(jīng)比例加法器相加后可將正、負偏差抵消，其輸出電壓具有較好的線性關(guān)系；杜西亮 ，孫慧明 ，聶義祥等人利用分段多項式擬合法對其非線性進行補償來減小非線性誤差，提高測量準(zhǔn)確度和量程，并通過實例對該方法進行分析和對比。 A. FELTZ 和R .KRIEGEL 等人用Sr Mn O 陶瓷高溫NTC熱敏電阻樣本來測量電性能，通過糊狀的銀在800℃燃燒并達到大約500℃，發(fā)現(xiàn)對測量是適用的，超過700℃，任何電阻率伴隨時間的顯著變化將不會出現(xiàn)，甚至電阻率只在高溫范圍內(nèi)增長。
