热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理VIP免费

本科实验报告实验名称:热敏电阻温度特性的研究（略写）实验15热敏电阻温度特性的研究【实验目的和要求】1.研究热敏电阻的温度特性。2.用作图法和回归法处理数据。【实验原理】1．金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值Rt与温度t间的关系常用以下经验公式表示：Rt=R0(1+αt+bt2+ct3+…)（1）式中Rt是温度为t时的电阻，R0为t=00C时的电阻，α,b,c为常系数。在很多情况下，可只取前三项：Rt=R0(1+αt+bt2)（2）因为常数b比α小很多，在不太大的温度范围内，b可以略去，于是上式可近似写成：Rt=R0(1+αt)（3）式中α称为该金属电阻的温度系数。2．半导体热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率ρT随温度T的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻，其电阻率ρT随热力学温度T的关系为ρT=A0eB/T（4）式中A0与B为常数，由材料的物理性质决定。也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻。其电阻率的温度特性为：ρT=A'eBρ⋅T（5）式中A'、Bρ为常数，由材料物理性质决定。对（5）式两边取对数，得lnRT=B1T+lnA（6）可见lnRT与1T成线性关系，若从实验中测得若干个RT和对应的T值，通过作图法可求出A(由截距lnA求出)和B(即斜率)。3.实验原理图ABCDRTR2R4R3I1IgⅠⅡⅢII2I4I3EG图1实验原理图4.单臂电桥的基本原理用惠斯通电桥测量电阻时，电桥应调节到平衡状态，此时Ig=0。但有时被测电阻阻值变化很快(如热敏电阻)，电桥很难调节到平衡状态，此时用非平衡电桥测量较为方便。非平衡电桥是指工作于不平衡状态下的电桥，（如图二所示）。我们知道，当电桥处于平衡状态时G中无电流通过。如果有一桥臂的阻值发生变化，则电桥失去平衡，Ig≠0，Ig的大小与该桥臂阻值的变化量有关。如果该电阻为热敏电阻，则其阻值的变化量又与温度改变量有关。这样，就可以用Ig的大小来表征温度的高低，这就是利用非平衡电桥测量温度的基本原理。下面我们用支路电流法求出Ig与热敏电阻RT的关系。桥路中电流计内阻Rg，桥臂电阻R2、R3、R4和电源电动势E均为已知量，电源内阻忽略不计。根据基尔霍夫第一定律，并注意附图中的电流参考方向，A、B、D三个节点的电流方程如下：节点A：I=I1+I3节点B：I1=I2+Ig节点D：I3+Ig=I4根据基尔霍夫第二定律，并注意到图中各双向标量的参考方向，3个网孔的回路电压方程如下：回路Ⅰ：I1RT+IgRg−I3R3=0图2单臂电桥原理图回路Ⅱ：I2R2−I4R4−IgRg=0回路Ⅲ：E=I3R3+I4R4解以上6个联立方程可得：Ig=(R2R3−RTR4)ERTR2R3+R2R3R4+R3R4RT+R4RTR2+Rg(RT+R2)(R3+R4)（7)由上式可知，当R2R3=RTR4时，Ig=0，电桥处于平衡状态。当R2R3>RTR4时，Ig>0，表示Ig的实际方向与参考方向相同；当R2R3