用非平衡電橋測量電阻溫度系數

用非平衡電橋測量電阻溫度系數實驗目的1、掌握非平衡電橋的工作原理以及與平衡電橋的異同2、掌握利用非平衡電橋的輸出電壓來測量變化電阻的原理和方法3、了解銅電阻和熱敏電阻溫度系數的差異，掌握非平衡電橋測量溫度的方法。實驗原理非平衡電橋的原理圖如圖圖1所示。圖1非平衡電橋在構成形式上與平衡電橋相似，但測量方法上有很大差別。平衡電橋是調節(jié)R3使I0=0，從而得到，非平衡電橋的橋路形式1、等臂電橋電橋的四個橋臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，這時電橋處于平衡狀態(tài)，U0=0。2、臥式電橋也稱輸出對稱電橋這時電橋的橋臂電阻對稱于輸出端，即R1=R3，R2=RX0，但R1≠R2立式電橋也稱電源對稱電橋這時從電橋的電源端看橋臂電阻對稱相等即R1=R2RX0=R3但R1≠R3比例電橋這時橋臂電阻成一定的比例關系，即R1=KR2，R3=KRX0或R1=KR3，R2=KRX0，K為比例系數。實際上這是一般形式的非平衡電橋。（二）非平衡電橋的輸出電壓輸出的情況下RL→∞，所以有(1)令Rx=RX0+ΔR，Rx為被測電阻，ΔR為電阻變化量，RX0為其初始值，此時電橋平衡，有那么(2)上式就是作為一般形式非平衡電橋的輸出與被測電阻的函數關系。特殊地，對于等臂電橋和臥式電橋，R2=RX0(2)式簡化為(3)被測電阻的ΔR<<RX0時，(3)式可簡化為(4)這時U0與△R成線性關系（三）銅電阻和熱敏電阻隨溫度變化關系1、銅電阻一般來說，金屬的電阻隨溫度的變化，可用下式描述：Rx=RX0（1+αt+βt2）(5)如銅電阻傳感器RX0=50Ω（t=0℃α=4.289×10-3/℃β=-2.133×10-7/℃一般分析時，在溫度不是很高的情況下，忽略溫度二次項βt2，可將金屬的電阻值隨溫度變化視為線性變化。2、熱敏電阻熱敏電阻的電阻溫度特性可以用下述指數函數來描述：(6)式中A是與材料性質的電阻器幾何形狀有關的常數。B為與材料半導體性質有關的常數，T為絕對溫度。當T=T1時有：lnRT1=lnA+B/T1；當T=T2時有：lnRT2=lnA+B/T2 (7)(8)實驗內容及步驟1、首先將電調連接成單臂單橋，連接方法如圖2所示。將1、2、3端鈕用短導線連接，8、9兩端鈕也用短導線連接。被測電阻Rx接至7、8兩接線端鈕。首先將DHW-1型溫度傳感實驗裝置的熱敏電阻端接到單電橋測量。圖2單橋的連接方法注意，在本電橋上，R1、R2的選擇可以是10Ω～11.11KΩ的任意值，倍率也可由自己任意選擇，習慣上為方便操作及計算，R1、R2常選10Ω、100Ω、1KΩ、10KΩ等值。2、先后按下G、B按鈕，調節(jié)R3電阻，直至數顯表頭指示為零，這時表示電橋已經平衡，如果靈敏度太低，可將工作電源由3V加到6V或9V。3、被測電阻值：調節(jié)控溫儀，使熱敏電阻升溫。每隔一定溫度，測出，并記下相應的溫度t于表1。4、根據表1測得的數據，繪制曲線，并求得A=和B=，注意這里的T=（273+t）K5、打開風扇降溫，選擇一個起始溫度，將DHW-1型溫度傳感實驗裝置的銅電阻端接到單電橋測量。6、調節(jié)控溫儀，使銅電阻升溫，根據數字溫控表的顯示溫度，讀取相應的電橋輸出U0。7、根據電橋的測量結果作RX―t曲線，試與前一曲線比較，觀測用兩種方法來測量溫度的區(qū)別。數據處理表1熱敏電阻隨溫度的變化關系熱敏電阻RX表2銅電阻隨溫度的變化關系溫度（℃）（mV）ΔR銅電阻RX注意事項1、電橋使用時，避免將R1、R2，R3同時調到零值附近測量，這樣可能會出現較大的工作電流，測量精度也會下降。2、選擇不同的橋路測量時，應注意選擇