物理实验报告热敏电阻温度计的设计安装和使用.doc
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1、热敏电阻温度计的设计安装和使用XXX(XXX大学XX学院 XX XX )摘要:用半导体热敏电阻作为传感器,设计制作一台测温度范围在20-70的半导体温度计,利用“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量,并依据实验数据画出了tIg的定标曲线。关键词:NTC热敏电阻;非平衡电桥;温度计;定标曲线中图分类号:0447 文献标识码: A 文章编号:引言 热敏电阻是一种敏感元件,其特点是电阻随温度的变化而显著变化,因而能直接将温度的变化转换为电量的变化,也就是说能将温度信号转化为电信号,从而实现了非电量的测量。热敏电阻一般是用半导体材料制成的,温度系数范围约为:(-0.003 +0.6)/。热敏电阻的
2、温度系数有正有负,因此分成PTC热敏电阻和NTC热敏电阻两类。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍、铜和铝等金属氧化物为主要原料,采用陶瓷工艺制成。这些金属氧化物都具有半导体性质。近年来还有用单晶半导体如碳化硅等材料制成的(国产型号 MF91MF96)负温度系数热敏电阻器。NTC热敏电阻作为温度传感器具有体积小,结构简单,灵敏度高,并且本身阻值大,一般在1010之间,不需考虑引线长度带来的误差,易于实现远距离测量和控制。NTC热敏电阻的测温范围较宽,特别适用于 -100300之间的温度测量。NTC热敏电阻在工作范围内,其组织随温度增加而显著减小,大多用于测温和控温,可以制成流量计和功率计等。它在自动化
3、、无线技术、测温计术等方面都有广泛应用。1.实验原理1.1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:Rt=Aexp,其中A、B半导体材料有关的常数(理论分析和实验结果表明,B值随温度略有变化,但在一般工作温度范围内近似为常数;B值越大,阻值随温度的变化越大):T热力学温度,t表示摄氏温度,且T=273.15+t;Rt在摄氏温度为t时的电阻值。随温度上升,器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非平衡电桥图3热敏电阻温度计的实验电路图1.2非平衡电桥电桥是一种用比较法进行测量的仪器。所谓平衡电桥,是指在测量过程中电桥是不平衡的,桥路
4、上的电流不为零,桥路上的电流大小与电源电压,桥臂的电阻有关。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Rt与桥路上的电流Ig就有唯一的对应关系,确定RtIg关系的过程,即为非平衡电桥的定标。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) 增加一个二极管LED,作为电源指示灯,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S2扳至“校”时,温度计处于“校准”状态,当S2扳至“测”时,温度计处于“测量”状态。S2是该仪表的状态选择开关
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