文档介绍：实验报告
姓名:叶洪波
学号:PB05000622
实验名称
用热敏电阻测量温度
实验目的
热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。本实验旨在了解热敏电阻-温度特性和测温原理,掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。
实验仪器
热敏电阻,变压器,水银温度计,电炉,有盖的水杯,惠斯通电桥,检流计
实验原理
半导体热敏电阻的电阻——温度特性
某些金属氧化物半导体(如:Fe3O4、MgCr2O4等)的电阻与温度关系满足式(1):
(1)
式中RT是温度T时的热敏电阻阻值,R∞是T趋于无穷时热敏电阻的阻值,B是热敏电阻的材料常数,T为热力学温度。
金属的电阻与温度的关系满足(2):
(2)
式中a是与金属材料温度特性有关的系数,Rt1、Rt2分别对应于温度t1、t2时的电阻值。
电阻的温度系数可由式(3)来决定:
(3)
热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较,有三个特点:
热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的(呈指数下降)。
热敏电阻的阻值随温度的增加而减小,温度上升会使半导体的电阻值迅速下降。因此温度系数是负的()。热敏电阻的温度系数约为-(30~60)×10-4K-1。
半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多。
惠斯通电桥的工作原理
半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围,一般在1~106Ω,需要较精确测量时常用电桥法,惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。
惠斯通电桥的原理,-2(a)所示。四个电阻R0、R1、R2、Rx组成一个四边形,即电桥的四个臂,其中Rx就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源E,而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时,G中无电流通过,电桥便达到了平衡。平衡时必有,R1/R2和R0都已知,Rx即可求出。R1/R2称电桥的比例臂,由一个旋钮调节,它采用十进制固定值,、、、1、10、100、1000七挡。 R0为标准可变电阻,最小改变量为1Ω,保证结构有四位有效数字。
是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的,而检流计的灵敏度总是有限的。假设电桥在R1/R2=1时调到平衡,则有Rx=R0,这时若把R0改变一个微小量ΔR0,电桥便失去平衡从而有电流IG流过检流计,如果IG小到检流计察觉不出来,那么人们仍然会认为电桥是平衡的,因而得到,ΔR0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差,引入电桥灵敏度S,定义为:
(4)
式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量(实际上待测电阻Rx若不能改变,可通过改变标准电阻R0来测电桥灵敏度),Δn越大,说明电桥灵敏度越高,带来的测量误差就越小。通常可以觉察出格的偏转,也就是说,电桥平衡后,%就可以察觉出来。这样,%。
电桥的测量误差,除了检流计灵敏度的限制外,还有桥臂电阻R1、R2和R0的不确定度带来的误差。一般来说,这些电阻可以制造的比较精确(%),%左右。另外,电源电压的误差,也对电桥的测量结果有影响。
实验内容
-3接线,