误差分析 热敏电阻

用非平衡电桥研究热敏电阻

摘要：文本结合用非平衡电桥研究热敏电阻实例来探讨用origin 软件做数据处理的方法，并分析其优势。

关键词：非平衡电桥，直线拟合 1 热敏电阻

热敏电阻是一种电阻值随其电阻体温度变化呈现显著变化的热敏感电阻。本实验所选择为负温度系数热敏电阻，它的电阻值随温度的升高而减少。其电阻温度特性的通用公式为：

T B T Ae R = （1）

式中T 为热敏电阻所处环境的绝对温度值(单位，开尔文)，今为热敏电阻在温度T 时的电阻值，A 为常数，B 为与材料有关的常数。将式(l)两边取对数，可得:

T

B

A R T +=ln ln （2）

由实验采集得到T R T -数据，描绘出T

R T 1

-

ln 的曲线图，由图像得出直线的斜率B ，截距A ln ，则可以将热敏电阻的参数表达式写出来。

2 平衡电桥

电桥是一种用比较法进行测量的仪器，由于它具有很高的测t 灵敏度和准确度，在电

测技术中有较为广泛的应用，不仅能测量多种电学量，如电阻、电感、电容、互感、频率及电介质、磁介质的特性;而且配适当的传感器，还能用来测量某些非电学量，如温度、湿度、压强、微小形变等。在“测量热敏电阻温度特性”实验中用平衡电桥来测量热敏电阻的阻值，其原理如下：

在不同温度下调节电阻3R 的大小，使检流计G 的示数为0，有平衡电桥的性质可知

1

2

3

R R R R x

=.在实验时，调节1R 和2R 均为1000欧姆。则x R 的值即为3R 的值。

3

非平衡电桥原理

图1

非平衡电桥的原理图如图1所示。非平衡电桥在结构形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。非平衡电桥是使1R 2R 3R 保持不变，x R 变化时则检流计G 的示数g I 变化。再根据“g I 与x R 函数关系，通过测量g I 从而测得x R 。由于可以检测连续变化的g I ，从而可以检测连续变化的x R ，进而检测连续变化的非电量。

4 实验条件的确定

当电桥不平衡时，电流计有电流g I 流过，我们用支路电流法求出g I 与热敏电阻x

R 的关系。桥路中电流计内阻g R ,桥臂电阻1R 2R 3R 和电源电动势E 为已知量，电源内阻可忽略不计。

根据基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律，通过一些列的计算可求得热敏电阻x R

E

R R R R R R R R R R R I R R R R R R R R R I E R R R g g g g g g x 113213132213232132)()(+++++++-=

5 用非平衡电桥测电阻的实例

已知：微安表量程Ig=100μA ，精度等级f=1.0级，温度计的量程为100 t 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 Ig 100.0 95.1

89.0 83.0

77.0 70.0 62.0 54.0 46.1 39.2 32.1 25.8 18.9 11.8 T 373 368 363

358

353 348 343 338 333 328 323 318 313 308 Rt

951

1032 1140 1255 1380 1541 1749 1985 2255 2527 2850 3660 3991 4398

1/T 2.68 2.72 2.76 2.79 2.83 2.87 2.92 2.96 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 lnR 6.86 6.94

7.04 7.14

7.23

7.34

7.47

7.59

7.72

7.84

7.96

8.21

8.29

8.39