实验简介

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。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。本实验的目的是了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。

 

实验原理

n        半导体热敏电阻的电阻—温度特性

热敏电阻的电阻值与温度的关系为：

A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：

R_t是在温度为t时的电阻值。

 

n        惠斯通电桥的工作原理

如图所示：

四个电阻R₀，R₁，R₂，R_x组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R_x就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源，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R_x = (R₁/R₂)·R₀，(R₁/R₂)和R₀都已知，R_x即可求出。

电桥灵敏度的定义为：

式中ΔR_x指的是在电桥平衡后R_x的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。

 

实验内容

n        求电桥灵敏度

n        从室温开始，每隔5°C测量一次R_t，直到85°C。撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的R_t。

n        求升温和降温时的各R_t的平均值，然后绘制出热敏电阻的R_t-t特性曲线。求出t＝50°C点的电阻温度系数。

n        作ln R_t ~ (1 / T)曲线，确定式(1)中常数A和B,再由（2）式求α (50°C时)。

 

设计性内容

n        根据热敏电阻的电阻--温度曲线，设计一台测试温度在至的热敏电阻温度计。

实验重点

在升温时要尽量慢，即调压器输出要小些。升温过程中，电桥要跟踪，始终在平衡点附近。

 

思考题

n        如何提高电桥的灵敏度？

n        电桥选择不同量程时，对结果的准确度(有效数字)有何影响？