班 級(jí)__光電 3 班___________

　 組 別____第二組_________ 姓 名__鄧菊霞___________

　 學(xué) 號(hào)_1110600095_____ 日 期___2012、11、20____

　 指導(dǎo)教師_劉麗峰___ 【實(shí)驗(yàn)題目】

　 熱敏電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)

　 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康谩?/p>

　1、研究熱敏電阻得溫度特性; 2、掌握非平衡電橋得工作原理; 3、了解半導(dǎo)體溫度計(jì)得結(jié)構(gòu)及使用方法

　【實(shí)驗(yàn)儀器】

　直流穩(wěn)壓電源、滑線變阻器、熱敏電阻、溫度計(jì)、電阻箱、微安表、檢流計(jì)、保溫杯、冰塊等。

　【實(shí)驗(yàn)原理】

　熱敏電阻器就是敏感元件得一類(lèi),按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器得典型特點(diǎn)就是對(duì)溫度敏感,不同得溫度下表現(xiàn)出不同得電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時(shí)電阻值越大,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時(shí)電阻值越低,它們同屬于半導(dǎo)體器件。本實(shí)驗(yàn)所用得就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻其電阻－溫度關(guān)系得數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

　(1) 式中、代表溫度為 、 時(shí)熱敏電阻得阻值,為熱敏電阻得材料系數(shù)(n 代表負(fù)電阻溫度系數(shù))。上式就是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式,當(dāng)測(cè)溫范圍不太大時(shí)(＜450℃),該式成立。其關(guān)系曲線如左圖所示。

　為便于使用,常取環(huán)境溫度為 25℃作為參考溫度(即＝298K),則負(fù)溫度系數(shù)得熱敏電阻得電阻―溫度特性可寫(xiě)成:

　 (2)

　 (常為)就是熱敏電阻得標(biāo)稱(chēng)電阻,其大小由熱敏電阻材料與幾何尺寸決定,對(duì)于一個(gè)確定得熱敏電阻,與為常數(shù),可用實(shí)驗(yàn)方法求得。

　將(2)式兩邊取對(duì)數(shù),得:

　 (3) 令則上式可寫(xiě)成:

　(4) 式中、可通過(guò)測(cè)量值、求出,利用幾組測(cè)量值,由圖解法或最小乘法可求出參數(shù)、,從而確定熱敏電阻得標(biāo)稱(chēng)值與材料常數(shù)。由前面得實(shí)驗(yàn)可知,可由箱式惠斯通電橋測(cè)得某一溫度下得值,當(dāng)橋路平衡時(shí),熱敏電阻得阻值,其中為比例臂值,為調(diào)節(jié)臂阻值。如圖 2 所示。

　溫度可由溫度計(jì)測(cè)出, 注意:為熱力學(xué)溫標(biāo),而溫度計(jì)測(cè)得得為攝氏溫標(biāo)。

　【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

　一、熱敏電阻溫度特性得研究——曲線得測(cè)定 在保溫杯中加入適量溫水(水溫應(yīng) 50℃,將溫度計(jì)與熱敏電阻放入杯中,用攪拌器適度攪拌;將熱敏電阻得引線接入單臂電橋得測(cè)試臂,選取合適比例臂,調(diào)整電橋平衡,測(cè)量。之后馬上讀出溫度計(jì)得即時(shí)示值,加入適當(dāng)冷水或冰塊,使水溫下降 1℃－2℃左右,重復(fù)上述測(cè)量,可測(cè)得一組(,)值。

　注意: :在 45℃左右得阻值約為 14000Ω。

　要求:溫度得變化范圍可在 45℃－10℃左右。

　在測(cè)量一組(,)值后,可馬上測(cè)量不平衡電流,即要求同時(shí)測(cè)量(,)、( ,)值。

　二、熱敏電阻溫度計(jì)得標(biāo)定曲線——曲線得測(cè)定。

　將橋路中得檢流計(jì)換成微安表。將調(diào)節(jié)臂置于為 50000Ω時(shí)得對(duì)應(yīng)值(此時(shí)得對(duì)應(yīng)得溫度值約為 10℃),合上開(kāi)關(guān),讀出微安表示值及溫度計(jì)得示數(shù)。在使水溫下降后,重復(fù)上述測(cè)量,可得到一組(,)值。注意:測(cè)量就是近同時(shí)進(jìn)行得、 將(、)數(shù)據(jù)組輸入 EXCEL 表格,檢查測(cè)試結(jié)果。

　三、用熱敏電阻與溫度計(jì)測(cè)量自己得體溫或室溫。

　將測(cè)得得值代入標(biāo)定曲線,確定對(duì)應(yīng)得值,并與溫度計(jì)測(cè)得結(jié)果比較 【原始數(shù)據(jù)】

　t(攝氏度) 4、8 10、3 21、7 24、5 28、4 37、5 43 45、4 46、6 50、3 R(歐) 19780 19010 10490 9100 7720 5410 4370 3960 3830 3340 V(mV) 0 -22、1 -109、3 -142、2 -98、7 200 390 432 449 515 1/(t+273) 0、003599 0、00353 0、00339

　0、003361 0、00332 0、00322 0、003164 0、00314 0、003128 0、003093 Ln(R) 9、892427 9、857444 9、258178 9、11603 8、95157 8、596004 8、382518 8、283999 8、25062 8、113726 I(mA) 0、154 0、117 0、109 0、0892 0、037 -0、013 -0、016 -0、0016 -0、0012 V(mV) 515 449 432 390 200 -98、7 -142、2 -109、3 -22、1 【數(shù)據(jù)處理】

　 根據(jù),以及 LN(R)—1/T 線性擬合得公式可以算出 R25=8934 歐,Bn=3714、5

　【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析】

　系統(tǒng)誤差有①攪拌不均勻,水得溫度不均勻②水得溫度與環(huán)境溫度差異較大,與外界存在熱交換。偶然誤差有:①讀萬(wàn)用表讀數(shù)時(shí),未讀準(zhǔn)確,或在不穩(wěn)定得情況下讀數(shù)。

　【思考題】

　1. 試比較水銀溫度計(jì)與半導(dǎo)體溫度計(jì)得異同。

　水銀溫度計(jì)就是膨脹式溫度計(jì)得一種,水銀得凝固點(diǎn)就是:-39℃,沸點(diǎn)就是:356、7℃,用來(lái)測(cè)量0--150℃或500℃以?xún)?nèi)范圍得溫度,它只能作為就地監(jiān)督得儀表。用它來(lái)測(cè)量溫度,不僅比較簡(jiǎn)單直觀,而且還可以避免外部遠(yuǎn)傳溫度計(jì)得誤差。

　 它就是利用半導(dǎo)體元件與溫度具有得特性關(guān)系構(gòu)成得溫度測(cè)量?jī)x表。

　[1]

　由熱敏電阻、連接導(dǎo)線與顯示儀表組成,具有靈敏度高、構(gòu)造簡(jiǎn)單與體積小等優(yōu)點(diǎn),通常用于測(cè)量與室溫接近得溫度以及測(cè)量快速變化得溫度及點(diǎn)溫度。

　 2 2 ． 試比較回歸法與作圖法得優(yōu)缺點(diǎn)。

　回歸法:優(yōu)點(diǎn)就是精確,缺點(diǎn)就是計(jì)算多繁瑣。

　作圖法:優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)就是結(jié)果不就是那么精確。

　3． 用不同參數(shù) (,) 得半導(dǎo)體材料制成得溫度計(jì)有什么不同？ 正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時(shí)電阻值越大,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時(shí)電阻值越低、,根據(jù)這個(gè)公式可知,Bn,對(duì)溫度計(jì)得影響比 R0 大。

　4. 平衡電橋與不平衡電橋有何區(qū)別？ 平衡電橋就是把待測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較,通過(guò)調(diào)節(jié)電橋平衡,從而測(cè)得待測(cè)電阻值,如單臂直流電橋(惠斯登電橋)、雙臂直流電橋(開(kāi)爾文電橋)。它們只能用于測(cè)量具有相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)得物理量,而在實(shí)際工程中與科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,很多物理量就是連續(xù)變化得,只能采用非平衡電橋才能測(cè)量;非平衡電橋得基本原理就是通過(guò)橋式電路來(lái)測(cè)量電阻,根據(jù)電橋輸出得不平衡電壓,再進(jìn)行運(yùn)算處理,從而得到引起電阻變化得其它物理量,如溫度、壓力、形變等。

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