实验二用非平衡电桥测铂电阻的温度系数.docVIP

实验二 用非平衡电桥测铂电阻的温度系数 直流电桥是很重要的电磁学基本测量仪器之一，如利用电桥平衡的原理精确测电阻。而随着测量技术的发展，电桥的应用面不再局限于平衡电桥的范围，非平衡电桥在非电量的测量中已得到广泛应用。将各种电阻型传感器接入电桥回路，桥路的非平衡电压就能反映出桥臂电阻的微小变化，因此，通过测量非平衡电压就可以检测出外界物理量的变化，例如温度、压力、湿度等。 本实验要求用非平衡电桥和铂电阻温度传感器组成测温电路，测定铂电阻的温度系数。 [实验目的] 了解铂电阻温度传感器的温度特性； 掌握非平衡电桥的原理和测量方法； 理解非平衡电桥将非电量（实验中是温度）转换为电量进行测量的原理。力敏传感器气敏传感器 （1） 式中为温度系数，约为3.85×10-3℃-1。 用非平衡电桥测量铂电阻的温度系数 平衡电桥可以准确测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻换成一个电阻型传感器。先调节电桥平衡，当外界条件改变时，传感器阻值会发生相应变化，使电桥失去平衡，桥路两端的电压随之而变。由于桥路的非平衡电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此可以通过测量非平衡电压检测外界物理量的变化。 使用非平衡电桥测量铂电阻温度系数的电路如图1所示。、为固定电阻，组成比例电阻；为可调电阻，用作平衡电阻；为铂电阻；为非平衡电桥的输出电压。 图1 非平衡电桥电路结构图 当电源的输出电压一定时，非平衡电桥桥路的输出电压为 （2） 令 （3） （4） 则有 （5） 如果取，且，，则有 （6） （7） 另取铂电阻在0℃时的阻值，并将（1）式代入上式，则有 （8） 可知，如果检测的电压表内阻足够大，非平衡电桥输出电压和温度的改变量近似成线性关系。 [实验内容] 按图1连接电路，取，电源电压。 标定测温范围下限。将数字温度计和铂电阻传感器放入冰水混合物中，在T=0℃时，调节电桥平衡，记录，和数值，由此确定铂电阻的数值。 改变温度（不断加温），记录数字温度计的读书，用数字式万用电表测量，直至接近水沸腾（℃），共测量30个点，温度分布尽量均匀。 [数据与结果] 记录不同温度时的和值。 将测量结果作图，并作线性拟合（可参见附录），求出铂电阻的温度系数。 估算铂电阻温度系数的不确定度。 [注意事项] 铂电阻传感器外壳为不锈钢，测量液体温度时，应使传感器的80%浸入液体内。仪器响应时间一般为几秒至几十秒，待温度计数字稳定方可读值。 在测定温度时，要从冰水混合物开始标定温度范围下限，然后不断加温，不能先确定上限温度再逐步降温，两者次序不能颠倒。由于热惯性，在加温过程中要做到逐步加温，持续升温，不能来回波动。 用万用电表测定桥路端电压时，注意红黑表笔的接法，保持读数为正值。 冰水混合物的温度常常不容易达到0，解决的办法是保温杯中的冰水混合物要以碎冰为主，辅以少量的水，最好不另外加水，而由碎冰块融化得到图可能是平滑的曲线，在实际温度测量时，是曲线好还是直线好？为什么？ 如果将此实验的原理应用改装成铂电阻数字温度计，你认为设计中关键应注意