補(bǔ)充講義仿真實(shí)驗(yàn)-溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)38-b仿真實(shí)驗(yàn)一溫度計(jì)的設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解半導(dǎo)體溫度計(jì)的基本原理，并設(shè)計(jì)制作半導(dǎo)體溫度計(jì);2 .了解非平衡電橋的工作原理及其在非電量電測(cè)法中的應(yīng)用。2實(shí)驗(yàn)儀器微型計(jì)算機(jī)、大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)軟件。3實(shí)驗(yàn)原理半導(dǎo)體溫度計(jì)是利用半導(dǎo)體電阻隨溫度的變化而發(fā) 生急劇變化的特性而制作的。因而測(cè)量半導(dǎo)體溫度計(jì)的 阻值就可以確定其溫度。這種測(cè)量方法通常叫做非電量 電測(cè)法。半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為： R Ae B/T，其中，A、B為與半導(dǎo)體熱敏電阻有關(guān) 的常數(shù)，T為絕對(duì)溫度。電阻一溫度的特性曲線為： 由于采用非電量的電測(cè)法測(cè)量半導(dǎo)體材料的阻值， 因此還需要了解半導(dǎo)體熱敏電阻的伏安特性，其伏安特

2、 性曲線如右圖所示：在剛開(kāi)始的一段特性曲線a是線性的，這是因?yàn)殡娏餍r(shí)，在半導(dǎo)體材料上消耗的功率不 足以顯著的改變熱敏電阻的溫度，因而，這一段符 合歐姆定律，當(dāng)電流增加到使熱敏電阻的阻值高于 周圍介質(zhì)的溫度時(shí)，其阻值就下降，于是伏安曲線 是be段。要使熱敏電阻用于溫度測(cè)量，必須要求其阻值只隨外界溫度的改變而改變。與通過(guò)它的電流 無(wú)關(guān)。因此其工作區(qū)域必須在伏安曲線的直線部分。 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：圖中 G為微安表、Rt為熱敏電 阻，當(dāng)電橋平衡時(shí)，微安表指示為0。此時(shí)滿足R1 R3。若取R1 = R2，貝U R3的數(shù)值即為RtR 2 RtIlf熱蛾電阻的電阻-溫屢曲線麹a電阻伏安特ttft線bI的數(shù)

3、值。平衡后的電橋，若其中某一臂的電阻發(fā)生變化（如Rt）,則平衡將受到破壞，微安表中將有電流通過(guò)。若電橋電壓、微安表內(nèi)阻 電橋各臂電阻 R1、R2、R3固定，則可以根據(jù)微安表的讀數(shù) Ig的大小計(jì)算出 熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線，測(cè)量其對(duì)應(yīng)的溫度值，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。因此, 使半導(dǎo)體熱敏電阻阻值標(biāo)志溫度值，實(shí)驗(yàn)中首先要選定電路中E、R1、R2、定方法如下：Rg、rt ,再根據(jù)為R3各量，選7根據(jù)所設(shè)計(jì)半導(dǎo)體溫度計(jì)的測(cè)溫范圍T1T2 ,由熱敏電阻一溫度特性曲線，查出對(duì)應(yīng)的熱敏電阻阻 值的下限值Rt1和上限值Rt2，當(dāng)熱敏電阻阻值為 時(shí)，使電橋處于平衡狀態(tài)就是熱敏電阻處在測(cè)溫量程 下限溫度的電阻值。

4、當(dāng)溫度增加時(shí)，熱敏電阻的電阻 值就減小，電橋出現(xiàn)不平衡，在微安表中就有電流流 過(guò)。當(dāng)熱敏電阻處在測(cè)溫量程的上限溫度電阻值 時(shí)，要求微安表讀數(shù)為滿刻度。若流入熱敏電阻 Rt中的電流It比流入微安表內(nèi) 電流Ig大的多（lTIg ）則電橋兩端電壓：VcdT（R3+ Rt）.取Rt=Rt1時(shí)，熱敏電阻的最大工作電流 即可決定Vcd和電源 組，可以得到:RtiRtItE。由電橋電路和基爾霍夫方程IgRT2R3 RT2由于R1實(shí)驗(yàn)連接電路圖E._ R1R2R3RT2RgR1 R2 R3 Rt2R1=R2、R3 = Rt1，則：R2 綸（丄 一一） 2（RgIg 2 Rt1 Rt2g一般加在電橋兩端上的電壓

5、Vcd比所選定的電池電壓低，論只丁2RT1RT2為保證電橋兩端所需的電壓值,通常在電源上串接一個(gè)可變電阻r ,其電阻值根據(jù)電橋中總電流來(lái)選擇。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.2.設(shè)計(jì)制作測(cè)量溫度范圍為 20 C70 C的半導(dǎo)體溫度計(jì)。 對(duì)半導(dǎo)體溫度計(jì)進(jìn)行定標(biāo)對(duì)對(duì)半導(dǎo)體溫度計(jì)進(jìn)行定標(biāo)，首先從熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線上讀出溫度。從20C到70C，每隔5C讀一個(gè)電阻值，用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱R4逐次選擇前面所取的電阻值，讀出微安表的電流讀數(shù)I，并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)，將表盤讀數(shù)改為溫度的刻度，并做出I-T的曲線與表盤刻度比較。再將實(shí)際熱敏電阻代替標(biāo)準(zhǔn)電阻箱，此即經(jīng)過(guò)定標(biāo)的半導(dǎo)體溫度計(jì)。（一）實(shí)驗(yàn)步驟1.2.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)點(diǎn)擊仿真實(shí)驗(yàn)

6、頁(yè)面上的溫度計(jì)設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)。在打開(kāi)的程序界面中，右鍵點(diǎn)擊，并選擇儀器背面”，在里面進(jìn)行相應(yīng)的電路連線。（注：線路連接圖在 儀器背面”的左上角，點(diǎn)擊 顯示電路圖”即可）。3.按線路圖連接好相應(yīng)的電路，如果連線正確，則雙擊電池電源的位置將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電池，如果無(wú)法出現(xiàn)電池則說(shuō)明線路連接有誤，則應(yīng)檢查連線，直至正確為止。4.5.線路連接好后，應(yīng)調(diào)節(jié)線路中R1和R2的值，方法為：在程序的空白處右鍵點(diǎn)擊,在彈出的界面中選擇 萬(wàn)用表”，打開(kāi)其電源，并在RT，調(diào)節(jié)R1及其微調(diào)旋鈕，使萬(wàn)用表顯示值為 萬(wàn)用表連接到 R2，調(diào)節(jié)R2及其微調(diào)旋鈕，使萬(wàn)用表也顯示為 和R2阻值調(diào)節(jié)完畢，然后在儀器背面接下來(lái)調(diào)節(jié)電路中 R

7、3的阻值，方法為： 中選擇電阻箱”，并將電阻箱阻值調(diào)至接著在程序的空白處，右鍵選擇打開(kāi)萬(wàn)用表”上選擇 將萬(wàn)用表連接到 “4853,”接著在 萬(wàn)用表”上選擇 “4853；至此， ”上雙擊 表頭插線”，將其接上。將R16.7.先在程序的空白處右鍵點(diǎn)擊，在彈出的界面 2597Q。儀器正面”和儀器背面”兩界面，調(diào)節(jié) 器背面”的R3，使得 儀器正面”的表頭指示在“0處。（注：由于測(cè)量值超出儀器量程 時(shí)，儀器表頭是沒(méi)變化的，所以，此時(shí)應(yīng)左右調(diào)節(jié)R3，直至觀察到表頭指針出現(xiàn)擺動(dòng)后，再仔細(xì)調(diào)零。）接著調(diào)節(jié)電位器 R的阻值，方法為：調(diào)出電阻箱界面，將其阻值調(diào)成488Q，然后選擇 儀器正面”程序界面，并在該界面上

8、右鍵選擇 將儀器連接到電阻箱”，左右調(diào) 節(jié) 儀器正面”界面上的電位器 R,使表頭滿刻度。（注：由于測(cè)量值超出儀器量程時(shí)， 儀器表頭是沒(méi)變化的，所以，此時(shí)應(yīng)左右調(diào)節(jié)R，直至觀察到表頭指針出現(xiàn)擺動(dòng)后，再仔細(xì)調(diào)節(jié)至滿刻度。） 接著調(diào)節(jié)R4的阻值，方法為：在 儀器正面”界面上，旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 后在儀器背面”上，左右調(diào)節(jié)R4，使儀器正面”的表頭滿刻度。以上調(diào)節(jié)后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，K至“ 2的位置，然 （注：同上）方法：將 儀器正面”上的開(kāi)關(guān)K旋轉(zhuǎn)至“ 3的位置, “488Q,”接著在程序的空白處右鍵點(diǎn)擊，然后打開(kāi) 電阻箱”界面，此時(shí)的阻值應(yīng)為 在彈出的界面中選擇 數(shù)據(jù)處理”，選擇70C的位置，并點(diǎn)擊 記錄數(shù)據(jù)”，則此時(shí)就 記錄下一組數(shù)據(jù)，根據(jù) 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介”中 重要數(shù)據(jù)”里的電阻一溫度關(guān)系表，在20C70C范圍內(nèi)，每隔5C,選擇出其溫度對(duì)應(yīng)的阻值，將電阻箱的阻值調(diào)節(jié)成該阻值，組溫度對(duì)應(yīng)的阻值及其表頭讀數(shù)。全部11組數(shù)據(jù)記錄完成后，點(diǎn)擊時(shí)，儀器正面”上的表頭刻度將會(huì)有所變化。最后將11組數(shù)據(jù)記錄到紙質(zhì)的實(shí)驗(yàn)表格中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（二）注意事項(xiàng)1.2.調(diào)節(jié)過(guò)程應(yīng)有耐心，實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)仔細(xì)閱讀，按順序操作。 仿真實(shí)驗(yàn)程序中有詳細(xì)的原理及內(nèi)容說(shuō)明，應(yīng)仔細(xì)閱讀。6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（一）數(shù)據(jù)記錄表格溫度值電阻箱值對(duì)應(yīng)表頭值20 C25 C30 C35 C逐步記錄下每重繪表頭”，此4