熱敏電阻溫度特性的研究帶實驗數(shù)據(jù)處理

本科試驗報告試驗名稱： (略寫)試驗15 熱敏電阻溫度特性的爭論【試驗目的和要求】爭論熱敏電阻的溫度特性。用作圖法和回歸法處理數(shù)據(jù)?！驹囼炘怼拷饘賹w電阻Rt與溫度t2 30Rt=R(Vu/,-tbtct)0

(1)式中Rtt時的電阻，Ro為t=O°C時的電阻，:,b,c為常系數(shù)。在很多狀況下，可只取前三項：t tR二Rt t

(2)b比:?小很多，在不太大的溫度范圍內(nèi)，b可以略去，于是上式可近似寫成：Rt=Ro(1吒:t) (3)式中「稱為該金屬電阻的溫度系數(shù)。半導體熱敏電阻：?T隨溫度T的變化而顯著地變化，因而能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。一般半導體熱敏電T的關(guān)系為:T:T二Ae

(4)0式中A與B為常數(shù)，由材料的物理性質(zhì)打算。0也有些半導體熱敏電阻，例如鈦酸鋇摻入微量稀土元素，承受陶瓷制造工藝燒結(jié)而成的熱敏電阻在溫度上升到某特定范圍〔居里點〕時，電阻率會急劇上升，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻。其電阻率的溫度特性為：內(nèi)“e叩 〔5〕式中A\B，為常數(shù)，由材料物理性質(zhì)打算。對〔5〕式兩邊取對數(shù)，得InRT1

丄T

〔6〕可見lnRT與T距InA求出〕和B〔即斜率〕。試驗原理圖

RT和對應的TA〔由截1試驗原理圖單臂電橋的根本原理用惠斯通電橋測量電阻時，電橋應調(diào)整到平衡狀態(tài)，此時Ig=0。但有時被測電阻阻值變化很快〔如熱敏電阻〕，電橋很難調(diào)整到平衡狀態(tài)，此時用非平衡電橋測量較為便利。非平衡電橋是指工作于不平衡狀態(tài)下的電橋，〔如圖二所示〕。我們知道，當電橋處于平衡G中無電流通過。假設有一橋臂的阻值發(fā)生變化，則電橋失去平衡，Ig^O，Ig的大小與該橋臂阻值的變化量有關(guān)。假設該電阻為熱敏電阻，則其阻值的變化量又與溫度轉(zhuǎn)變量有關(guān)。這樣，就可以用的凹凸，這就是利用非平衡電橋測量溫度的根本原理。

Ig的大小來表征溫度IgRTRg，R2、R3、R4E均為量，電源內(nèi)阻無視不計。A：IA：I5I2I1gR2I?nCB：丨1 2?lg=1I3“R4節(jié)點D：I3Ig-IDI44

ABD三個節(jié)點依據(jù)基爾霍夫其次定律，并注意到圖中各雙向標量的參考方向，3個網(wǎng)孔的回路電壓方程如下：回路回路I:11RTgRg-I3R3=02單臂電橋原理圖回路n：122_I44_Igg—0RRR回路川：E=I3R314R46個聯(lián)立方程可得:

(R2R3—RTR4)E

(7)RRR：-RR

R丁R3R4R RRR )(R-「R4)T 23

2 3

4T 2

g T 2 3RR^RR

時，lg=ORR>RR時，lg〉O,表示I

的實際方向2 T4

23 T4 g與參考方向一樣；當R2R3<RTR4時，lg：：：O，表示Ig的實際方向與參考方向相反。T將〔7〕R:T2R3E—Ig(2R34+Rg2R3+Rg2R4)

(8)Ig(R2R3R3R4R4R2RgR3RgR4)R4E從上式和〔4〕式可以看出，Ig與RT以及RT與TIg與TIg對溫度變化反響靈敏和便于遙控等特點，在測溫技術(shù)、自動掌握技術(shù)等領域有著廣泛的應用。圖3 圖4圖5 圖6【試驗儀器】靈敏檢流計、電阻箱、熱敏電阻、玻璃燒杯、小試管、溫度計、水壺【試驗內(nèi)容】按試驗原理圖的試驗裝置接好電路，安裝儀器。

EH物理試驗儀、電熱oTNTCo加熱，使水溫漸漸上升，5C,TR85Ti止。3 85CB?！驹囼灁?shù)據(jù)】T/T/CRr/Q〔升溫〕R/Q〔降溫〕平均值Rr/Q2518451821183330156415591561.53512411325128340109011051097.545876907891.5507747967855569068468760602590596654925064997043843643775380375377.580330325327.585285288286.51試驗數(shù)據(jù)【試驗分析及處理】繪制標定曲線，分析標定特性y=3786.9eA那么溫度系數(shù)(-0.0308Xy=3786.9eA那么溫度系數(shù)1行—(-25)=-0.03181 785

1ln{Rt}-扌曲線:從圖中可以知道InR：： --3.52,Rj=0.0297|,B=3290那么有: B2 2

32902

—0.0315。T2 (27