热敏电阻温度计的设计安装和使用

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1、大学物理实验热敏电阻温度计的设计安装和使用指导教师：***作者姓名：***学号：***学院：***热敏电阻温度计的设计安装和使用作者：**指导教师：**摘要：利用热敏电阻作为感温元件，并且配有温度显示安装的温度测量仪表称为热敏电阻温度计。热敏电阻能把温度信号变成电信号，从而实现了非电量的（电测法）测量。本实验通过利用热敏电阻作为感温元件与非平衡电桥法相结合来共同设计和安装一台热敏温度计，并对这台温度计的测量误差进行简要的测试和评价。而在现代测量技术中，电量测量是最简单的测量技术，不仅测量装置简单、造价低、灵敏度高、而且容易实现自动测量和自动控制，是测量技术的一个重要发展趋势

2、。关键字：热敏电阻非平衡电桥温度计校准替代法一、实验原理1.负温度系数热敏电阻的温度特性RTT热敏电阻按其温度特性可分为正温度系数型、负温度系数型及开关型三大类。其中负温度系数热敏电阻器主要是以有半导体性质的金属氧化物为原料，采用陶瓷工艺制成的，当温度低时，载流子数目少，因此阻值高；温度高时，载流子数目剧增，因此阻值剧下降，如右图。其方程可表示为：（1）式中的A、B是与材料有关的常数。由式（1）看出，Rt是T的单值函数，只要测出电阻的Rt的变化就能推测出温度T的变化。2.非平衡电桥非平衡电桥电路如图1-1所示，当R1=R2及R3=Rt时，电桥平衡，G值为零。如果Rt的阻值发

3、生变化，则电桥的平衡条件被破坏，G中就有电流通过，指针发生偏转，偏转越大，说明Rt变化也越大。根据桥路的基尔霍夫方程，可知在R1、R3、Rg及Ucd恒定条件下，Ig的大小唯一由Rt来决定，因而有可能根据G的偏转的大小来直接指示的温度的高低。图1-13.热敏电阻温度计的实验电路如图1-2所示，温度计的实验电路图与图1-1所示的原理图相比有三点不同：（1）增加一个发光二极管LED，作为电源指示，它的工作电压为2~3V。（2）检流计G换成微安表头。（3）在bd之路中增加了一个“校准”之路，当S2扳至“校”时，温度计处于“校准”状态。当S2扳至“测量”状态。S2是该仪表的状态选择开

4、关。图1-24.电路参数的设计与计算由图1-2电路中需要的设计计算的参数有四个：（1）Ucd的确定Ucd是电桥的工作电压，既不能过高，也不能过低。过高会使Rt产生自热现象，从而使被测环境的升高；过低则无法使微安表达到满偏。根据本实验中所用Rt的额定工作电流及微安表的量程，Ucd可以在1.1~1.4V之间确定一个值。（2）温度计上限下限的设定本实验温度计的上下限分别设为20℃和70℃，及测温范围是有t1到t2，t1为下限（环境温度为20℃），t2为上限（环境温度为70℃）。（3）R3的确定R3的大小与温度计的下限t1有关。确定R3大小的原则是，当热敏电阻处于温度t1时，微安表

5、因指零。这样，在R1=R2的条件下，R3必须等于Rti及R3=Rt1（2）（4）R1(R2)确定在非平衡电桥的参数设计下，一般设R1=R2，使之构成一个对称电桥。另外，其还与许多因素有关，比如测量范围，微安表的内阻Rg，微安表的满偏电流Igm，桥路地工作电压Ucd等。若温度计的测量上限为t2，在这一温度下，热敏电阻的阻值为Rt2，微安表应满偏及Rt=Rt2Ig=Igm（3）将式带入得：上式中的Rg和Igm由实验室给出。（5）R4的确定给温度计通电进行温度测量前，必须将S2扳至“校”，目的是校准工作电压Ucd，使其刚好等于设计值。“校”的目的也是为了校准刻度值，使Rt=Rt2

6、时，Ig=Igm，与式（3）相符。一般做法是将R4的值固定为Rt2，这样，当S2扳至“校”时，就相当于把感温元件置于温度t2的温度场中，此时微安表满偏。如果未至满偏，则说明Ucd未能达到设计值，需要仔细旋转R，直至满偏，这一步完成后才能进行测量。5.制作定标曲线将电路中各元件安装完成后，就可以进行测量了。但微安表指示值是电流值而不是温度值。所以的通过定标实验来描绘出一条定标曲线，如图1-3所示。有了定标曲线，就可以找到与任一电流Igi相对于的温度值ti，或者根据定标曲线，在刻度盘上直接按温度来标定。这样，指针的偏转既能显示电流值，又能显示温度值。6.测量操作程序图1-3使用

7、热敏电阻温度计测量温度，应按下述程序操作：（1）通电（2）校准（3）测量一、实验仪器1.热敏电阻温度计实验安装版。2.感温元件（负温度系数热敏电阻器一只，并附其温度特性曲线）。3.QJ23直流电桥箱一台。4.标准电阻箱一台，5.水银温度计和体温计各一支。6.烧杯一个。二、实验方法1.Ucd的确定由于Ucd是有范围的，且为1.1~1.4V，所以可以选择Ucd为1.2V。1.计算出R1(R2)的值并且把它们分别调至到设计值.（1）R1(R2)值得计算根据负温度系数热敏电阻器其温度特性曲线可知在温度为20℃、70℃时Rt