热敏电阻温度计的设计与安装设计方案.doc

实验设计方案

实验题目
热敏电阻温度计的设计与安装
专 业

班 级

学生姓名

学 号

实验设计时间

物理实验教学中心制表

课外开放实验设计方案
实验题目： 热敏电阻温度计的设计安装和使用
设计目的：
1、了解NTC热敏电阻现象；
2、掌握非平衡电桥的测量原理及非平衡电桥的定标方法；
3、了解非平衡电桥在非电量测量中的应用。
参考文献：
[1] 李学慧．大学物理实验[M]．北京：高等教育出版社，2005，6(1)：365—371。
[2] 丁慎训，张连芳．物理实验教程[M]．第二版．北京：清华大学出版社，2002(9)：167—172。
[3] 杨述武．普通物理实验[M]．第三版．北京：高等教育出版社，2000(5)：76—81。
[4] 吴泳华，霍剑青，熊永红．大学物理实验[M]．第一册．北京：高等教育出版社，2001，6(1)：102—107。
理论依据：
1、负温度系数热敏电阻的温度特性
统计理论指出，热敏电阻的电阻值与温度的关系为：，其中、— 半导体材料有关的常数(理论分析和实验结果表明，值随温度略有变化，但在一般工作温度范围内近似为常数；值越大，阻值随温度的变化越大)；— 热力学温度，表示摄氏温度，且；— 在摄氏温度为时的电阻值。随着温度上升，其电阻值呈指数关系下降(如图1)。

图1 负温度系数热敏电阻的温度特性 图2 非平衡电桥
2、非平衡电桥
电桥是一种用比较法进行测量的仪器。所谓非平衡电桥，是指在测量过程中电桥是不平衡的，桥路上的电流不为零，桥路上的电流的大小与电源电压、桥臂电阻有关。利用非平衡电桥进行测量时，应具体选定，除待测电阻外其他电阻的阻值以及电源电压，这样待测电阻与桥路上的电流就有唯一对应的关系，确定关系的过程，即为非平衡电桥的定标。

图3 热敏电阻温度计的实验电路图 图4 定标曲线
如图3所示的温度计的实验电路与图2所示的原理图相比有三点不同：
(1) 增加一个二级管LED，作为电源指示，它的工作电压为1.3V；
(2) 检流计G换成微安表头(因为检流计只能作为平衡指示器，不能提供读数)；
(3) 在bd支路中增加一个“校准”支路，当扳至“校”时，温度计处于“校准”状态，当扳至“测”时，温度计处于“测量”状态。是该仪表的状态选择开关。
将电路中各元件按图3安装好后，就可以进行温度测量了。也就是在刻度盘上直接按温度来标定。但微安表指示值是电流值而不是温度值。怎样才能通过微安表的偏转来读出相应的温度值呢？
通过定标实验来描绘出一条定标曲线（如图4），有了定标曲线，就可以找到与任一电流值相对应的温度值，这样可以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。
由于一定的温度对应一定的，因而可将微安表改装成温度表．由于随的变化是非线性的，所以改装的温度表刻度是非均匀的。实验中应注意合理选取电路参数。
结果要求：
绘制光滑定标曲线，数据表格规范工整，实验中应注意合理选取电路参数。
实施方案：
1、计算；
2、用万用表量实验仪器上的，使=（上述计算值）；
3、按(图3)接线；
4、电源程序开关打开，表上有指示值，接上电阻箱(用电阻箱取代)
(1) 开关倒向测量端，使，如果μA表不指零，调使μA
表指零，此时；
(2) 使，如果μA表不满偏，调分压器，使μA表满偏，此时达到设定值(1.3V)；
(3) 在以上已调定的状态下，开关倒向校准端，调使μA表满偏，此时。取下电阻箱，插上热敏电阻进行测量，记录数据。
(4) 由于温度的变化使发生变化，随之在桥上产生不平衡的电流；
(5) 用实际热敏电阻代替电阻箱，整个部分就是经过定标的半导体温度计；
(6) 选取=1.3V，它可以保证热敏电阻工作在它的伏安特性曲线的直线部分。（依据实验数据绘制定标曲线）
仪器选择：
实验仪器的名称
编 号
仪器的量程
仪器的精度
热敏电阻温度计试验仪

0μA ~50μA
2 μA
NTC热敏电阻

万用表

UT50B
200 Ω~200MΩ

温度计

0℃ ~ 100℃
1℃
电阻箱

ZX 21型
0Ω~99999.9Ω

指导教师意见：

- 5 -