实验论文 热敏电阻

热敏电阻温度计的设计安装和使用

摘要：

利用热敏电阻作为感温元件，并且配有温度显示安装的温度测量仪表称为热敏电阻温度计。热敏电阻能把温度信号变成电信号，从而实现了非电量的（电测法）测量。本实验通过利用热敏电阻作为感温元件与非平衡电桥法相结合来共同设计和安装一台热敏温度计，并对这台温度计的测量误差进行简要的测试和评价。而在现代测量技术中，电量测量是最简单的测量技术，不仅测量装置简单、造价低、灵敏度高、而且容易实现自动测量和自动控制，是测量技术的一个重要发展趋势。

关键字：热敏电阻 非平衡电桥 温度计 校准 替代法

一、 实验原理

1负温度系数热敏电阻的温度特性

热敏电阻分为正温度系数型、负温度系数型和开关型三大类。本实验采用负温度系数型。其特性为电阻随温度升高而急剧下降。其阻值方程为：

2.非平衡电桥

非平衡电桥如下所示，当R1=R2及RT=R3时，电桥平衡，G的指针为零。如果RT的阻值发生变化，则电桥的平衡就被破坏，G中就有电流源通过，指针偏转的越大，说明RT的变化越大。

非平衡电桥解出： (R3?Rt)UcdIg?2(RgR3?R3Rt?RtRg)?R1(R3?Rt) ①

在R1（R2），R3，Rg及Ucd恒定条件下，Ig的大小唯一地由Rt值来决定，因而有可能根据G偏转的大小来直接指示温度的高低。

3热敏电阻温度计的实验电路

bd支路中，当S2扳至校准状态时，温度计处于校准状态；当S2扳至测时，温度计处于测量状态。

4电路参数的设计与计算 (1) Ucd的确定 Ucd=1.3v (2) 温度计上限下限的设定 t1=20℃ t2=70℃ (3) R3的确定 R3=Rt1 (4) R1（R2）确定 ( Rt1?Rt2)Ucd2(RgRt1?Rt1Rt2?Rt2Rg)R1??(Rt1?Rt2)IgmRt1?Rt2② R2= R1 (5) R4的确定

R4=Rt2 5制定定标曲线

将电路中各元件安装完成后，就可以进行测量了。但微安表指示值是电流值而不是温度值。所以的通过定标实验来描出一条定标曲线，了定标曲线，就可以找到与任一电流Igi相对于的温度值ti，或者根据定标曲线，在刻度盘上直接按温度来标定。这样，指针的偏转既能显示电流值，又能显示温度值。 6测量操作程序

使用热敏电阻温度计测量温度，应按下述程序操作: (1) 通电 (2) 校准 (3) 测量 二、 实验仪器

热敏电阻温度计试验仪及其配件 电阻箱

三、 试验方法

1 Ucd的确定

Ucd是板桥电路，工作电压既不能太高，也不宜过低。Ucd的取值范围在1.1——1.4V之间，取值为1.3V。 2 计算出R1（R2）的值并且把它们分别调至到设计值 （1） R1（R2）值的计算

由实验仪器可知μA表满偏时Ig=Igm=50μA Rg=1853Ω Ucd=1.3V

查表可知t1=20℃、t2=70℃时，对应的电阻阻值分别为Rt1=4560Ω、Rt2=747Ω，根据公式②可求出R1（R1=R2）。计算得R1=13690.9。 （2） 调至R1（R2）值为设计值

用两根导线，两头分别连接R1和直流电桥箱。先在直流电桥箱上设定已经计算出的R1的值13690.9Ω，并把灵敏度调至最低点。之后先调节R1，使其值不在0值，再接通直流电桥箱，不断调节R1，使直流电桥箱上的微安表指针指向中间为止。 调节R2值和R1方法相同。 （3） 调节R3的值

根据负温度系数热敏电阻温度特性曲线可知R3=Rt1=4560Ω。在R1、R2调节好的基础上，用两根导

线分别连接热敏电阻温度计实验安装版上的R3和标准电阻箱两头。先在标准电阻箱上调节好计算出的R3值，即4560Ω。再打开热敏电阻温度计实验安装版电源开关，并不断调节R的值，直到热敏电阻温度计实验安装版上的微安表的指针指向零时为止，此时R3的值就是计算出来的值。 （4） 调节R4的值

根据负温度系数热敏电阻温度特性曲线可知、R4=Rt2=747Ω。用标电阻箱R0代替感温元件Rt，首先将S2 “测”，调节R0=Rt再调节R使微安表满偏。然后，S2扳至“校”，利用“替代法”的原则，将R4调到与R0值相等。 3定标实验

由上述实验步骤做完之后，应用特定曲线的到不同温下Rt的值，再应用标准电阻箱，按表1数据描绘出定标曲线，在其不同的Rt值中测定出微安表中的电流值，并记录。再根据其数据做出定标曲线。

4误差校验 应用电阻温度计和水银温度计测量同一温度的水温。 四、 实验结果与分析 t/℃ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Rt/4798 3767 3089 2568 2038 1725 1458 1194 1028 872 747 Ω Ig/0 8 15 20 27 32 36 40 43 47 50 μA 做出定标曲线图定标曲线图80706050t/℃4030201000510152025Ig/μA3035404550 由误差校验得出在同一水温中，水银温度计度数T=42.5℃，微安表度数I=28.2μA 。根据图1-4标准曲线可读出在I=28.2μA时，对应的温度t=42.8℃。 ??=

t?t0t0

×100%=0.71%

由于此次试验用的热敏电阻温度计实验安装版上的R1、R2、R3、R4不能精确的调节，只能大致范围的调节下其值，所以造成得出的电阻值不精确，从而产生出误差。

五、 实验结论

由其相对误差可知此次组装的热敏电阻温度计基本上是准确的，和实际误差不大。

六、 参考文献

【1】 《大学物理实验》 第二版 李学慧

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0xa5.html