熱敏電阻數(shù)字溫度計(jì)及設(shè)計(jì)與制作

1、 評(píng)分： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)用熱敏電阻改裝溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)提要設(shè)計(jì)要求 通過(guò)查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說(shuō)明書，了解儀器的使用方法，找出所要測(cè)量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測(cè)量?jī)x器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況自己確定所需的測(cè)量次數(shù)。實(shí)驗(yàn)儀器惠斯通電橋，電阻箱，表頭，熱敏電阻，水銀溫度計(jì)，加熱電爐，燒杯等實(shí)驗(yàn)所改裝的溫度計(jì)的要求（1）要求測(cè)量范圍在4080。（2）定標(biāo)時(shí)要求測(cè)量升溫和降溫中同一溫度下熱敏溫度計(jì)的指示值（自己確定測(cè)量間隔，要達(dá)到一定的測(cè)量精度）。（3）改裝后用所改裝的溫度計(jì)測(cè)量多次不

2、同溫度的熱水的溫度，同時(shí)用水銀溫度計(jì)測(cè)出此時(shí)的熱水溫度（作為標(biāo)準(zhǔn)值），繪制出校正曲線。提交整體設(shè)計(jì)方案時(shí)間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求電子版。用電子郵件發(fā)送到指導(dǎo)教師的電子郵箱里。思考題如何才能提高改裝熱敏溫度計(jì)的精確度？用熱敏電阻改裝溫度計(jì) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解熱敏電阻的特性；2掌握用熱敏電阻測(cè)量溫度的基本原理和方法；3進(jìn)一步掌握惠斯通電橋的原理及應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)儀器： 惠斯通電橋，電阻箱，熱敏電阻，水銀溫度計(jì)，滑動(dòng)變阻器，微安表，加熱電爐，燒杯等實(shí)驗(yàn)原理：1 惠斯通電橋原理惠斯通電橋原理電路圖如圖1所示。當(dāng)電橋平衡時(shí)，B，D之間的電勢(shì)相等，橋路電流 I0，B

3、,D之間相當(dāng)于開路，則UB=UD;I1=Ix,I2=I0; 于是I1R1=I2R2,I1RX=I2R0 由此得R1/RX=R2/R0 或 RX=R0R1/R2 （1）（1）式即為惠斯通電橋的平衡條件，也是用來(lái)測(cè)量電阻的原理公式。欲求RX，調(diào)節(jié)電橋平衡后，只要知道R1,R2,R0的阻值，即可由(1)式求得其阻值。2.熱敏電阻溫度計(jì)原理熱敏電阻是具有負(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?yàn)闊崦綦娮栌砂雽?dǎo)體制成，在這些半導(dǎo)體內(nèi)部，自由電子數(shù)目隨溫度的升高增加的很快，導(dǎo)電能力很快增強(qiáng)，雖然原子振動(dòng)也會(huì)加劇并阻礙電子的運(yùn)動(dòng)。但這樣作用對(duì)導(dǎo)電性能的影響遠(yuǎn)小于電子被釋放而改變導(dǎo)電性能的作用，所

4、以溫度上升會(huì)使電阻下降。這樣我們就可以測(cè)量電橋非平衡時(shí)通過(guò)橋路的電流大小來(lái)表征溫度的高低。熱敏電阻溫度計(jì)的設(shè)計(jì)電路圖如圖2示取R2R3，R1值等于測(cè)溫范圍最低溫度（40）時(shí)熱敏電阻的阻值。R4是校正滿刻度電流用的。取R4值等于測(cè)溫范圍最高溫度（80）時(shí)熱敏電阻的阻值。測(cè)量時(shí)首先把S2接在R4端，改變W使微安表指示滿刻度，然后再把S2接在RT端，如果在40時(shí)，RTR1，R3R2，電橋平衡，微安表指示為零。溫度越高，RT值越小，電橋越不平衡，通過(guò)表頭的電流也就越大。反過(guò)來(lái)可以用通過(guò)表頭的電流來(lái)表示被測(cè)溫度的高低。3熱敏電阻的電阻溫度特性曲線如圖3所示：圖3熱敏電阻的電阻溫度特性曲線圖可以看出其阻值

5、隨溫度升高而很快減小，用它來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)溫計(jì)或傳感器是很靈敏的。為了用它來(lái)制作測(cè)溫計(jì)，首先要測(cè)定它的電阻溫度特性。實(shí)驗(yàn)步驟： 1電阻溫度特性的測(cè)定 1）.把上述熱敏電阻接在圖1所示的電橋臂中，圖中檢流計(jì)用50微安的微安表，R0為電阻箱，取R1R2,即取倍率為1。 2）. 把熱效電阻放在燒杯中，加熱燒杯中的水，用02分度值的水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫。3）.接通電橋電源，再調(diào)節(jié)R0，使電橋平衡，逐步提高水溫，測(cè)出不同溫度下的熱敏電阻阻值(從40開始至80,每隔5測(cè)量一次)。4). 逐步降低水溫,重復(fù)3)操作,并取升溫過(guò)程和降溫過(guò)程中在該溫度下的電阻的平均值為熱敏電阻在該溫度時(shí)的阻值。 2用熱敏電阻改裝溫度計(jì)1

6、）.取R2R3，R1值等于測(cè)溫范圍最低溫度（40）時(shí)熱敏電阻的阻值。R4是校正滿刻度電流用的。取R4值等于測(cè)溫范圍最高溫度（80）時(shí)熱敏電阻的阻值。2）.先把S2接在R4端，改變W使微安表指示滿刻度，然后再把S2接在RT端，如果在40時(shí)，RTR1，R3R2，電橋平衡，微安表指示為零。3）.定標(biāo)時(shí)，每升高（降低）5時(shí)，用阻值相當(dāng)?shù)碾娮璐鏌崦綦娮?，以減少因溫度不穩(wěn)定而造成的誤差。4）.定標(biāo)后，微安表上共有40小格，每一小格表征1，零刻度處表征40，滿偏處表征80。 3、溫度校正1、用改裝后的熱敏電阻溫度計(jì)測(cè)量多次不同溫度的熱水的溫度，測(cè)量時(shí)，從40開始每隔4取一組觀測(cè)數(shù)據(jù),同時(shí)用水銀溫度計(jì)測(cè)出此

7、時(shí)的熱水溫度（作為標(biāo)準(zhǔn)值）。2、根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出溫度校正曲線。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 表1 電阻溫度特性測(cè)定數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)溫度T（）熱敏電阻阻值R（） 阻值平均值 （）升溫降溫405213517351934544534475446450389638683882553366334033536028862898289265252625302528702178222622027519241916192080167217161694 表2 溫度校正數(shù)據(jù)表熱敏溫度計(jì)讀數(shù)Tt（）40.343.548.251.456.860.563.368.672.776.479.6水銀溫度計(jì)讀數(shù)Ts（）40444852566064687