非平衡電橋制作數(shù)字溫度計-設(shè)計

1、 非平衡電橋制作數(shù)字溫度計 設(shè)計一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)和掌握測量熱敏電阻溫度特性的基本原理和操作方法。3、用熱敏電阻結(jié)合非平衡電橋設(shè)計制作數(shù)字溫度計。二、實驗儀器非平衡電橋、熱敏電阻、加熱源溫度控制器、導(dǎo)線等。三、實驗設(shè)計內(nèi)容非平衡電橋的原理圖見圖 16.1 所示。非平衡電橋在構(gòu)成形式上與平衡電橋相似，但測RR量方法上有很大差別。平衡電橋要求通過調(diào)節(jié)達(dá)到Ix3012則使 R 、R 、R 保持不變，由R 變化引起U 變化。再根據(jù)U 與R 的函數(shù)關(guān)系，通過檢測U123000 xx的變化從而測得，由于可以檢測連續(xù)變化的U ，所以可以檢測連續(xù)變化的R ，進(jìn)而檢測連續(xù)變0 xRIxo+RU_ILoo+RR

2、Loi_Eoc （b）1、非平衡電橋的輸出RR1xRR1xUocRiRR23RR23E其中U 為輸出端開路的輸出電壓， 為輸出阻抗，等效電路見圖 16.2(a)、（b）RociRR E3123R R2x3i1x23RRR EL3R R R R R R oiL1x23電壓輸出的情況下 R，有LRR Ex3o1x23 R為其初始值， R 為電阻變化量。并且初始值滿足令 R為被測電阻，xx電橋平衡條件Rx0R12代入以上兩式，可得RR REL2R R (R R R)(R R )iL123Eo21R1x0 E Ro21這時 U 與R 成線性關(guān)系。0如果RRx0RR12可得nE Ro2x0RR如果x0R

3、R12o（1）、將被測電阻R （傳感器）接入非平衡電橋，并進(jìn)行初始平衡，R 為其初始值，xx0 0測出這個電壓后，就可計算得到R。R（2）、根據(jù)測量結(jié)果求得 R 。也可先作U曲線，然后根據(jù)所得曲線，由的xoo值得到xo3、用非平衡電橋測溫度的方法R (t) R (0)(1t t )2xx式中 R (t)和 R (0) 分別為溫度為 t和 0時的電阻。并且初始值 R (0)滿足電橋xxx與 近似成線性關(guān)系，即xR (t) R (0)(1t) R(0) (0) tRxxxxR R (0)t所以，代入上式得xERto2xx1 R (0)式中的 Rx先測量電阻的溫度電阻特性，即選取不同的溫度t ，得到

4、相應(yīng)的 R，并繪制xx。xt這樣就可以由電橋的U 求得相應(yīng)的溫度變化量 ，從而求得t to0特殊地，當(dāng)R R (0)x E R (0)tRox1xt這時U 與 成線性關(guān)系。o 2）、利用熱敏電阻測溫度熱敏電阻具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，電阻值隨溫度升高而迅速下降，這是因為熱敏電阻3424熱敏電阻的電阻溫度特性可以用下述指數(shù)函數(shù)來描述：Bx式中 A 為常數(shù)。B 為與材料有關(guān)的常數(shù)，T 為絕對溫度。為了求得準(zhǔn)確的 A 和 B，可將式（11）兩邊取對數(shù)BTx先測量熱敏電阻的電阻溫度特性，即選取不同的溫度 T，得到相應(yīng)的 Rx1曲線，即可求得 A 與 B。常用半導(dǎo)體熱敏電阻的 B 值約為 15005000K

5、 之間。T(T) 有不同的值，電橋的U 也會有相應(yīng)的變化。可以根據(jù)U不同的溫度時 Rxoo00在圖 16.1 中，R 、R 、R 為橋臂測量電阻，具有很小的溫度系數(shù)，R 為熱敏電阻，由123x于只檢測電橋的輸出電壓，故開路，這時 RRx3o1x23其中Bxx(T)可見U 是溫度 T 的函數(shù)，將U在需要測量的溫區(qū)中點 T 處按泰勒級數(shù)展開1oooo1o11n11U (n) T T T2n2no11o11nUnoTo1nT1(T )U (T )(T T ) 為線性項，U (T)代表所有的式中U為常數(shù)項，不隨溫度變化。o1o11n(T ) =0，U (T)的三次項可看做是非線性項，從非線性項，它的值

6、越小越好，為此令 Uo1nU (T) 的四次項開始數(shù)值很小，可以忽略不計。nU (t) m(t t ) n(t t )3o11式中 t 和 t 分別 T 和 T 對應(yīng)的攝氏溫度，線性函數(shù)部分為11U ( t) m( t t)o1式中 和 的值分別為mB TR E132B23B24BT21非線性部分n3 是系統(tǒng)誤差，詳細(xì)推導(dǎo)可自己進(jìn)行或參看有關(guān)資料。1線性化設(shè)計的過程如下：根據(jù)給定的測溫范圍確定T 的值，一般為測溫區(qū)間的中間值，E 的值由電橋本身決定（約1 根據(jù)非平衡電橋的顯示表頭，適當(dāng)選取 和 的值，可考慮使顯示的毫伏數(shù)正好為攝m1132R132132132四、實驗設(shè)計步驟1、用線性電阻（金屬電阻 100）測溫度R (0)曲線，其斜率即 。起始溫度可不同的溫度 t ，得到相應(yīng)的 R，并繪制xxx以選室溫或測量范圍內(nèi)的其他溫度。溫度t （）x，每隔一定溫度測量一次，記錄于表中，并可ooo溫度t （）U (t)(mV )o 2、用非線性熱敏電阻設(shè)計測量范圍為 1070的數(shù)字溫度計，并繪x1制曲線，求得 A 和 B 的值。xT溫度 （）Tx132323(3)、按以上計算的值選取橋臂電阻R ，R 和 R 的值，并保