NTC热敏电阻温度测量实验

### NTC热敏电阻温度测量实验原理及使用方法 #### 1. 基本概念 NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻是一种具有负温度系数特性的电子元件，其阻值随温度变化而改变。这种特性使其成为一种理想的测温传感器。 #### 2. 测量原理 NTC热敏电阻的阻值与温度的关系可以用以下公式表示： \[ Rt = R_0 \exp\left(B \cdot \left(\frac{1}{T} - \frac{1}{T_0}\right)\right) \] 其中， - \( Rt \): 当前温度下的阻值； - \( R_0 \): 参考温度\( T_0 \) 下的阻值； - \( B \): 材料常数，通常由制造商提供； - \( T \): 当前绝对温度（开尔文），即 \( T = t + 273.15 \)，其中 \( t \) 是摄氏温度[^2]。 通过该公式可以计算出当前环境温度对应的阻值，进而推导出实际温度。 #### 3. 使用方法 ##### （1）电路设计 为了便于测量，NTC热敏电阻一般与其他固定电阻组成分压电路。例如，在一个简单的分压电路上连接一个已知阻值的定值电阻（如10kΩ），并通过单片机或其他微控制器读取分压后的电压信号。假设总电源电压为 \( V_{cc} \)，则热敏电阻两端的电压可表示为： \[ V_R = V_{cc} \cdot \frac{R_t}{R_t + R_f} \] 其中， - \( R_t \): 热敏电阻的实时阻值； - \( R_f \): 定值电阻的阻值。 通过测量 \( V_R \)，即可反推出 \( R_t \)[^3]。 ##### （2）数据处理 由于NTC热敏电阻的阻值与温度之间是非线性关系，因此需要对其进行校正或拟合。常见的做法有以下两种： ###### a. 查表法 利用厂商提供的RT表格（Resistance-Temperature Table），根据实测得到的阻值查找出对应的实际温度。这种方法简单易行，但精度受限于表格分辨率。 ###### b. 曲线拟合法 对于更高精度需求的应用场景，可以选择对原始数据进行多项式回归分析或者采用其他数值逼近技术构建近似模型。具体而言就是把整个工作范围内分成若干子区间，在每一个小区间内部视作局部平坦化的小直线段来简化运算过程[^3]。 #### 4. 软件实现 (基于C语言) 下面给出一段用于完成上述功能的核心算法代码片段作为参考实例: ```c #include <math.h> #define REF_RESISTANCE 10000 // Reference resistor value in ohms. #define SERIES_B_CONSTANT 3950 // Beta constant of the thermistor. float calculate_temperature(float adc_voltage, float supply_voltage){ double ln_ratio; double temp_kelvin; /* Calculate resistance ratio */ ln_ratio = log((supply_voltage / adc_voltage) - 1); /* Solve for temperature using Steinhart-Hart equation approximation */ temp_kelvin = 1 / ((ln_ratio/SERIES_B_CONSTANT)+(1/(REF_TEMP+273))); return temp_kelvin - 273; // Convert Kelvin to Celsius degrees. } ``` 此函数接收来自模数转换器(ADC) 的输入电压并返回相应的摄氏度数。 --- ###