非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
热敏电阻实验报告
热敏电阻实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：班 级__光电3班___________ 组 别____第二组_________ 姓 名__邓菊霞___________ 学 号_1110600095_____日 期___2012.11.20____ 指导教师_刘丽峰___【实验题目】 热敏电阻温度特性实验【实验目的】1、研究热敏电阻的温度特性；2、掌握非平衡电桥的工作原理；3、了解半导体温度计的结构及使用方法【实验仪器】直流稳压电源、滑线变阻器、热敏电阻、温度计、电阻箱、微安表、检流计、保温杯、冰块等。
【实验原理】热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC ）和负温度系数热敏电阻器（NTC ）。
热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
正温度系数热敏电阻器（PTC ）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC ）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
本实验所用的是负温度系数热敏电阻。
负温度系数热敏电阻其电阻－温度关系的数学表达式为：)]T T (B exp[R R n T T 0011-= （1） 式中T R 、0T R 代表温度为T 、0T 时热敏电阻的阻值，n B 为热敏电阻的材料系数（n 代表负电阻温度系数）。
上式是一个经验公式，当测温范围不太大时（＜450℃)，该式成立。
其关系曲线如左图所示。
为便于使用，常取环境温度为25℃作为参考温度（即0T ＝298K ），则负温度系数的热敏电阻的电阻―温度特性可写成：)]T T (B exp[R R n T 02511-= （2） 0T R （常为25R ）是热敏电阻的标称电阻，其大小由热敏电阻材料和几何尺寸决定，对于一个确定的热敏电阻，25R 和n B 为常数，可用实验方法求得。
非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
班别：食营一班 学号：201130600610 姓名：李海波非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数1.实验目的：掌握非平衡电桥的工作原理；了解金属导体的电阻随温度变化的规律； 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系； 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。
2.实验原理：在电桥平衡时，桥路中的电流0g I =，桥臂电阻之间存在如下关系：123//x R R R R =如果被测电阻的阻值x R 发生改变而其他参数不变，将导致0g I ≠，g I 是x R 的函数。
因此可通过g I 的大小来反映x R 的变化。
这种电桥成为非平衡电桥。
热敏电阻是用半导体材料制成的非线性电阻，电阻对温度变化非常灵敏。
与绝大多数金属电阻率随温度升高而缓慢增大的情况完全不同，半导体热敏电阻随温度升高，电阻率很快减少。
在一定温度范围内，热敏电阻的阻值t R 可表示为：exp(/)t R a b T =热敏电阻的电阻温度系数定义为：2t t dR bR dT Tα==- 3.实验步骤：连接电路。
将x R 置于水浴锅中。
调节1R 为1000Ω，2R 为100Ω，3R 大约处于1500Ω的位置，打开直流稳压电源，调节电源电压为2V ，数字万用表置于2mA 挡。
从0g I =时开始测量。
调节0g I =后，先将水浴锅设于“测温”，再打开水浴锅电源，马上记下此时温度显示值t 。
将水浴锅设于“设定”，旋转“温度设定”至90℃，水浴锅开始对热敏电阻加热，记录10组不同温度t 下的g I ，每隔5℃测一次，得热敏电阻定标曲线g t I -。
利用已记录的g I ，把热敏电阻换成电阻箱，通过调节电阻箱的阻值，使数字万用表显示相应的g I ，从而测出对应的t R ，得到t R t -曲线，并根据数据组(,)t R T ，对exp(/)t R a b T =进行变量变换，变成表达式Y A BX =+形式，用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数,a b 。
由求得的B ，计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。
热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理
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R t与温度t间的关系常用以下经验公式表示：23R t R0（1 t bt2 ct3）（1）式中R t是温度为t时的电阻，R o为t 00C时的电阻，，b,c为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：R t R0（1 t bt2）（2）因为常数b比小很多，在不太大的温度范围内，b可以略去，于是上式可近似写成：R t R o（1 t）（3）式中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T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T随热力学温度T的关系为B/TT A o e（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：Ae B T式中A、B为常数，由材料物理性质决定。
对（5）式两边取对数，得InR r B丄In AT（6）可见1nR T与T成线性关系，若从实验中测得若干个R T和对应的T值，通过作图法可求出A（由截距In A求出）和B （即斜率）。
3.实验原理图(5)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I g 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。
大学物理实验直流非平衡电桥讲义
直流非平衡电桥(实验讲义)2012 年 09 月 08 日直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。
它的基本原理是利用已知阻值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。
直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。
平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。
平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。
而对变化电阻的测量有一定的困难。
如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。
利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。
因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。
实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。
（2） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。
（3） 了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥 臂电阻。
（4） 学会利用非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻温度系数。
实验仪器图 1：非平衡电桥电路图稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。
实验原理非平衡电桥原理如图 1 所示，当 R 3/R 2=R 4/R 1 时，电桥平衡，即：I g =0，U g =0；当用 R 4+ΔR 代替R 4 时，R 3/R 2 不等于R 4+ΔR/R 1，此时，I g 不等于 0，U g 不等于 0，为非平衡状态。
401 用非平衡电桥测温度
2、选择不同的桥路测量时，应注意选择合适的工作电源。
3、仪器使用完毕后，务必关闭电源。
4、电桥应存放于温度 0℃~40℃，相对湿度低于 80％的室内空气中，不
应含有腐蚀性气体，避免在阳光下暴晒。
5、在用户按规定的使用维护条件下，本产品的保修期为一年。 非平衡电桥的原理和设计应用
电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥，非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥。以往在
关。 5、数字直流毫伏表，量程 1：200mV，量程 2：2V，3 位半显示，量程的通过开关切
换，平衡电桥时作指零仪使用，非平衡电桥时作数字电压表使用。 三、仪器结构及说明
仪器面板见图一
1、为工作电源负端； 3、为 R2 电阻端； 6、为 R3 电阻端； 8、为 R3 电阻端：
图一
2、为 R1 电阻端； 4、5 为双桥电流端； 7、为单桥被测端； 9、为工作电源正端；
化的 U0，所以可以检测连续变化的 RX，进而检测连续变化的非电量。
（一） 非平衡电桥的桥路形式
1、等臂电桥
电桥的四个桥臂阻值相等，即 R1=R2=R3=RX0；其中 RX0 是 RX 的初始值，这时电桥处 于平衡状态，U0=0。
2、卧式电桥也称输出对称电桥
这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即 R1= R3，R2= RX0，但 R1≠R2 3、 立式电桥也称电源对称电桥
图四
用二端法(单桥)测量小电阻或引线较长时，接线电阻将带来较大的误差。 用三端法测量，较为简单，且可有效降低测量误差。在图四中，R4、R5、R6 由于接线方式、 长度基本相同，在电桥平衡时 R4、R5 的作用相抵消，R6 因为串接在电源回路，对测量没
有影响。 3、三端法测量电阻同样适用于非平衡电桥实验。
基于非平衡电桥的温度计设计实验报告
基于非平衡电桥的温度计设计实验报告一、实验目的本实验旨在通过设计基于非平衡电桥的温度计，了解其工作原理，熟悉电桥的使用方法和调整技巧，掌握温度计的测量原理和操作要点。
二、实验原理1.非平衡电桥非平衡电桥是一种常用的电桥，它的基本原理是利用电桥平衡时电路中电流为零的特点，通过改变电桥的电阻来测量待测量的物理量。
它由四个电阻组成，其中一个电阻为待测量的物理量，另外三个电阻为已知电阻。
当电桥平衡时，电桥两侧的电势差为零，电流为零，此时输入电压等于输出电压。
2.温度计温度计是一种用来测量温度的仪器，它根据物质在温度变化时的热学性质来测量温度。
常用的温度计有水银温度计、酒精温度计、电阻温度计、热电偶温度计等。
3.基于非平衡电桥的温度计基于非平衡电桥的温度计是一种利用电桥非平衡时的电压差来测量温度的仪器。
它由电桥、电源、放大电路、指示装置等组成。
温度计的电桥中包含一个热敏电阻，它的电阻值随温度的变化而变化，从而导致电桥失平衡，电桥两侧的电势差不再为零。
三、实验步骤1.电路连接将电桥、电源、放大电路、指示装置等按照电路图连接起来。
2.调整电桥调整电桥，使其平衡，即电桥两侧的电势差为零，电流为零。
3.加热待测物加热待测物，使其温度升高，从而导致热敏电阻的电阻值发生变化，使电桥失平衡。
4.测量电压测量电桥两侧的电势差，即非平衡电压。
5.计算温度根据已知的电桥参数和热敏电阻的特性曲线，计算待测物的温度。
四、实验结果通过实验，我们成功地设计出了基于非平衡电桥的温度计，测量了待测物的温度，并得到了准确的测量结果。
我们进一步熟悉了电桥的使用方法和调整技巧，掌握了温度计的测量原理和操作要点。
五、实验结论基于非平衡电桥的温度计是一种常用的温度测量仪器，它利用电桥非平衡时的电压差来测量待测物的温度。
本实验通过设计温度计，使我们更加深入地了解了电桥的工作原理和调整技巧，掌握了温度计的测量原理和操作要点，为我们今后进行相关研究和应用奠定了基础。
非平衡直流电桥(1)
非平衡直流电桥【教学目的】1. 学习直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的基本原理和操作方法；2. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻；3. 用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数。
【教学重点】熟练并准确地使用直流单臂电桥测量室温铜电阻以及用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数。
【教学难点】理解并掌握直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的原理及方法。
【课程讲授】提问：1.测量电阻的方法有哪些？2.本实验用什么方式来测量电阻？测量原理是什么？一、实验原理1.单桥的原理（惠斯登电桥）图1惠斯登电桥原理图1中，通电后调节R3若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式：321R R R R x ⋅=2. 非平衡电桥原理（卧式电压电桥）图2非平衡电桥原理对于电压表而言，其内阻g R 很大，可认为g R ∞→，于是0=g I ，有：s U R R R R R R R R U ⋅++-=))((334131420对于4231R R R R =,00=U ,固定1R 、2R 、3R ,取R R R ∆+→44，上式变为：s U R R R R R R R R R R R R R U ⋅+∆+++-∆+=)())((323341312420对于卧式电桥R R R ==41，R R R '==32，R R '≠,上式变为：RR RR U U s ∆⋅+⋅∆⋅=211140 于是测量表达式为：R U U U R s ⋅-=∆024二、实验仪器AFQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥FQJ非平衡电桥加热实验装置实验装置三、实验步骤1.用直流单臂电桥测量室温铜电阻1）将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置，“功能、电压选择”开关置于“单桥(5V)”或“单桥15V”，并接通电源。
应用非平衡电桥测量热敏电阻的温度
目录一、题目： (2)二、摘要： (2)三、正文引言： (2)主体实验目的： (3)实验内容： (3)实验仪器： (3)实验原理： (3)实验过程及数据处理： (7)四、绪论： (10)五、参考文献： (10)六、附录： (10)应用非平衡电桥测量热敏电阻的温度摘要本次实验目的在于掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同。
掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法，及学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量。
最终掌握非平衡电桥测量温度的方法，并类推至测非电量。
实验用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性并以热敏电阻为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为10~70℃的数显温度计。
实验采用重要的物理方法测量热敏电阻的温度，即非平衡电桥。
非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其它物理量，如本次实验的温度。
引言大学物理实验已经完成了，回想过去两个学期的实验课程，感觉自己真的收获不小。
通过自己动手做实验发现了自身存在的问题，大学物理实验不仅给了我一次亲身实践的机会，更重要的是它教会了我独立思考问题，并解决问题的方法。
在即将结束的试验中，我又一次得到独立完成物理实验课程设计的机会，应用非平衡电桥测量热敏电阻的温度。
直流电桥的种类很多，按测量范围分为：高阻电桥、中阻电桥、低阻电桥；按使用条件分为：实验室型和携带型；按线路结构分为：单臂电桥、双臂电桥、单双臂电桥等；按平衡方式分为：平衡电桥和非平衡电桥。
我这次做的是有关非平衡电桥的试验，在多方查找资料和上网搜索的基础上，在对非平衡电桥的理解和运用上有了一些收获。
主体主体是课程设计论文的主要部分,其内容包括以下几个方面电桥是一种比较式仪器，将被测量与已知量进行比较从而获得测量结果，所以测量精确度比较高。
在电测技术中，电桥被广泛地用来测量电阻、电感、电容等参数；在非电量的电测法中，用来测量温度、湿度、压力、重量以及微小位移等。
热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理
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t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ct bt t R R t （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00 t C 时的电阻，c b ,, 为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：)1(20bt t R R t （2）因为常数b 比 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：)1(0t R R t （3）式中 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T 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T 随热力学温度T 的关系为TB T e A /0 （4）式中0A 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： TB T e A（5）式中A 、B 为常数，由材料物理性质决定。
对（5）式两边取对数，得A T BR T ln 1ln （6）可见T R ln 与T 1成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。
3. 实验原理图图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0 g I 。
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。
直流非平衡电桥实验
（11）常用半导体热敏电阻的B 值约为1500～5000K 之间。
②用非平衡电桥进行热敏电阻线性化设计的方法。
在图1中，R 1、R 2、R 3为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx 为热敏电阻，由于只检测电桥的输出电压，故R L 开路，根据（2）式有式中可见U 0是温度T 的函数，将U 0在需要测量的温度范围的中点温度T 1处，按泰勒级数展开（12）其中式中U 01为常数项，不随温度变化。
U 0'（T -T 1）为线性项，U n 代表所有的非线性项，它的值越小越好，为此令 =0，从U n 的三次开始是非线性项， 且数值很小，可以忽略不计。
（12）式中U 0的一阶导数为将代入上式并展开求导可得：U 0的二阶导数为令 =0，可得：TB2Ae )T 2B ()T 2B (R --+=0Un )T (T U U U 10010+-'=+n13n 0(n)210)T (T U n!)T (T U Un -∑∞-''==+121TBX e A R =ER R R Rx R Rx U 31320⋅'⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+='T B X e A R =0U ''E R R R RxR RxU 31320⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=0U ''ET )Ae R (AeBR U 22T B 2TB20⋅+-=''⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅+-=''E T )Ae R (Ae BR U 22T B2T B20E Ae )T 2B ()T 2B (R T )Ae R (AeBR TB243T B2TB2⋅⎭⎬⎫⎩⎨⎧--++=2TB R T 2B Ae ⋅+=即也就是 13）根据以上的分析，将（12）线性函数部分改为如下表达式：（非线性部分是系统误差，忽略不计）U 0=λ+m(t-t 1) （14）式中t 和t 1分别T 和T 1对应的摄氏温度，λ为U 0在温度T 1时的值；m 为 U 0' 在温度T 1时的值：（15）（16）③线性化设计的过程如下：根据给定的温度范围确定T 1的值，一般为温度中间值，例如设计一个30.0~50.0℃的数字表，则T 1选313K ，即t 1=40.0℃。
热敏电阻温度计的线性化设计
一
Ｉ
Ｒ
。
显示仪 表 相 匹配 ， 根 据 以下关 系确 定 ： Ｕ３一 （ ３ ～ ｔ １ ） ×５ ０ ｍＶ／ 。 Ｃ
Ｕ３— ２ ００ ０ ｍＶ 。
（ ６பைடு நூலகம்）
本实 验 选 择 测 温 范 围 为 ２ ５～ ６ ５。 Ｃ，则
１ ）一
Ｒ Ｔ ● Ｉ ｌ
（ １ ）当温 度 为 ｔ 时 ， 应 满 足 Ｕ。一 Ｕ。 一 ０ ， 即要 求 Ｒ 一 Ｒｚ — Ｒ。 一Ｒ （ 热 敏 电阻在 ｔ 时 的
图２ ＇ Ｉ Ｓ － Ｂ ３型温度传感技术设计实验仪
阻值 ） 。 （ ２ ）运 放 电 路 的最 大 输 出 电压 。的值 应 与
一
敏 电阻 的 电压 ～ 温度 特性 是 非线性 的 ， 因此 在此
１ 实验 原 理
１ ． １ Ｎ Ｔ Ｏ热敏 电 阻温度 计 在《 热 敏 电阻 的温度 特 性研 究 》 实验 中， 得 到
基础上开设了设计性实验《 热敏 电阻温度计 的线 性化设计 》 ， 利用运算放大电路 ， 并选择适 当的电 路参数使得热敏 电阻 的电压 一 温度特性 与一直 线关 系 近似 。
阻， Ｒ 、 Ｒ ｚ 、 Ｒ 。 是桥臂上 的固定 电阻。 当 电源 电压 定时， 非平 衡 电桥 的输 出 电压 由下 式 确定 ：
一
一
Ｕ ａ （ Ｒ １一 Ｒ ２） （ １ ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ９ — ２ ９
热敏电阻温度计 的线性化设计
在 图 ３所示 的电路 中需 要 确定 的参 数 有 七 个 ， 即 Ｒ 、 Ｒｚ 、 Ｒ。 、 Ｒｆ 和Ｒ 的阻 值 、 电 桥 的 电源 电 压 Ｕ 和运放 电路 的最 大输 出电压 ｕ。 ， 这 些 参数 的选择 和计算 可按 以下 原则 进行 ｌ ４ ］ ：
大学物理实验报告
大学物理实验报告各位读友大家好！你有你的木棉，我有我的文章，为了你的木棉，应读我的文章！若为比翼双飞鸟，定是人间有情人！若读此篇优秀文，必成天上比翼鸟！大学物理实验报告摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。
本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。
因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。
国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。
由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。
大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。
这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。
载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。
应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。
2、实验装置及原理【实验装置】FQJⅡ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7k）以及控温用的温度传感器），连接线若干。
【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（11）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。
虚拟用热敏电阻非平衡电桥设计数显温度计
文献 标 识 码 ： Ａ 中 图 分 类 号 ：４— ３ ０ ３
１ 引言
所谓 虚 拟仪 器 ， 就是 在 以通用 计 算机 为 核 心 的 硬 件平 台上 ， 由用 户 设 计 定 义 ， 有 虚 具
拟面板 ， 测试功能 由测试软件实现的一种计算机仪器系统。由此可以看 到虚拟仪器是计
ｒｇ ｒ ｅｃ） ｉ ｋ ｎｈ 是一种图形化的编程语 言， ｎ Ｗｏ ｂ 是由美 国国家仪器公 司开发研制的目前较为广
泛的使用的虚拟仪器开发平台， 它广泛地被工业 界、 学术界和研究实验 室所接受 ， 视为一 个标准的数据采集和仪器控制软件 利用它可以方便地建立 自己的虚拟仪器（ ｉｕ ． Ｖｒａ Ｉ ｔ ｌｎ
有 ， 编程 必须 有 的东 西 如 函数 、 构 和连 线 等 。图 ２是 与 图 １对应 的流 程 图 。我们 但 结 可 以看到 流 程图 中包 括 了前 面 板 的开关 和随 机 数显 示 器 的 连线 端 子 ， 有 一个 随 机 数发 还
生器的函数及程序 的循 环结 构。随机 数发生器通过连线将 产生 的随机信号送 到显示控 件 ， 了使 它持续 工 作下 去 ， 置 了一个 ｉ ｏｐ循环 ， 为 设 ｌＬｏ ｅ 由开关 控 制这 一 循环 的结束 。
翻 １ 随 机 信 号 发 生 器 的 前 面板
翻 ２ 随 机信 号 发生 器 的藏 程 翻
３ 虚 拟仪 器用 于物 理 实验 举 例
虚拟仪器课程非常注重编程语言与测量技术的综合运用 ， 理论与实践相结合 的学习 方法 。在 掌握 了一 定 的 编程 基础 之后 ， 利用 每个 实验解 决不 同 的问题 ， 同学们提 高编程 是 和测试水平 的一个很好的途径。现以“ 测量热敏 电阻温度特性” 用热敏电阻非平衡电 和“
实验6 用非平衡电桥研究热电阻的温度特性(090923)
实验6 热敏电阻的温度特性测量注意事项：（1） 本实验内容与教材差别较大，实验前请认真阅读实验室提供的讲义和实验牌，以及任课教师的演示讲解。
（2） 先按实验讲义将电路连接好，经教师检查后再开电源。
（3） 完成实验后，先关闭仪器电源，再关总电源。
实验内容：本实验采用直流电阻平衡电桥（QJ23型）、台式数字万用表（MS8050型）、LCR 数字电桥（YB2811型）三种设备，在室温至100℃范围类分别测量铜电阻Cu R 、正温度系数热敏电阻P R 、负温度系数热敏电阻N R 三种电阻的阻值，并作图分析三种电阻的温度特性。
三种电阻的温度由FB203型多档恒流智能控温实验仪控制。
这是本学期中使用仪器设备最多的实验，实验前必须认真阅读讲义和使用说明书，掌握仪器的使用方法。
1．测量不同温度下铜电阻Cu R 、正温度系数热敏电阻P R 、负温度系数热敏电阻N R 的阻值。
从室温至100℃，每隔5℃测一组数据并记录。
升温过程和降温过程各测一组，取平均值作为被测电阻的阻值。
*下标Cu 是铜的化学式，P 代表Positive ，N 代表Negative 。
2．作Cu R 、P R 、N R 随温度的变化关系曲线，温度T 为横坐标。
3．计算Cu R 、P R 、N R 三种电阻的温度系数。
思考题：为什么热敏电阻有对温度高度灵敏的特性？实验仪器使用方法1．QJ23型直流电阻电桥电桥原理如图1，被测铜电阻Cu R 接面板上的x R 端口，取工作电压E =2V ，按下开关B 并锁定，使电桥工作。
轻按开关G ，观察电流计指针的偏转情况，松开G 。
旋转面板上的几个电阻调节旋钮改变C R 值，再轻按G ，观察指针偏转。
如此循环操作，直至按下G 时指针指向零点不动。
此时电桥平衡，Cx Cu R R R ==。
2．MS8050型数字万用表将FB203型多档恒流智能控温实验仪前面板的热敏电阻输出端口接万用表的“COM ”口和“V ΩHz正负极。
大学物理实验报告
大学物理实验报告摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。
本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。
因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。
国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。
由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。
大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。
这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。
载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。
应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。
2、实验装置及原理【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）以及控温用的温度传感器），连接线若干。
【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。
因而热敏电阻的电阻值可以根据电阻定律写为（1—2）式中为两电极间距离，为热敏电阻的横截面，。
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物理实验报告
年级专业： 姓名： 学号： 组别：
一、实验名称：非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数
二、实验目的：掌握用非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数的实验方法，求出具体热敏电阻的特性参数和温度系数
三、实验器材：热敏电阻、数字万用表、ZX-21型电阻箱、滑线变阻器、固定电阻器、水浴锅、温度计、直流稳压电源。
四、实验原理：
（1）直流电桥：直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。
它的基本原理是利用已知阻
值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。
直流电桥可分为平衡电桥和非 平衡电桥。
平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值。
平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相 对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。
而对变化电阻的测量有一定的困难。
如果采用 直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反 映电阻的变化。
在电桥平衡时，桥路中的电流
=g I ，桥臂电阻之间存在如下关系：
t R R R R //321=
如果被测电阻的阻值t R 发生改变而其他参数不变，将导致
≠g I ，
g
I 是t R 的函数。
因此，可以通过
g
I 的大小来反映t R 的变化。
这种
电桥称为非平衡电桥。
当电源的输出电压E 一定时，非平衡电桥桥路的输出电压Ut 为：
⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+-+=t t R R R R R R E U 22
31
1
则
)()]([3113132R R U E R R R U E R R R t t t +-++=
（2）热敏电阻：用半导体材料制成的非线性电阻，其特点是电阻对温度变化非常灵敏。
与绝大多数金属电阻率随温度升高而缓慢增大的情况完全不同，半导体热敏电阻随温度升高，电阻率很快减少。
在一定温度范围内，热敏电阻的阻值可表示为
T
b
t ae R =
式中T 为热力学温度，a 、b 为常量，其值与材料性质有关。
热敏电阻的电阻温度系数a 定义为
2
T b
dT R dR a t t -==
通过记录相应温度t 下的Ig ，再用电阻箱替代热敏电阻，调节电阻箱阻值，使前后Ig 相等，电阻箱的阻值即为热敏电阻对应温度下的阻值。
五、实验步骤：
（1）热敏温度计定标：①如图连接线路（接线时不要打开电源），其中t R 是热敏电阻，3R 为实验中
给出的总阻值为1750Ω的滑动变阻器。
将t R 置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底。
②调节1R 为1000Ω，2R 为100Ω，3R 大约处在1500Ω的位置，打开直流稳压电源，调节电源电压为2V ，数字万用表置于2mA 挡（先不要打开水浴锅电源）。
③从0=g I 时开始测量。
调节0=g I 后，先将水浴锅设于“测温”，再打开水浴锅电源，马上记录下此时温度显示值t 。
④将水浴锅设于“设定”，旋转“温度设定”旋钮至90℃，水浴锅开始对热敏电阻加热。
记录10组不同温度t 下的g I ，每隔5℃测定一次，得到热敏电阻的定标曲线g I t -。
（2）Rt 的等效测量：利用已记录的
g
I ，把热敏电阻换成电阻箱，通过调节电阻箱阻值，使数字万用
表显示相应的g I ，从而测出对应的t R ，得到t R t -曲线，并根据数据组)
,(T R t ，对T
b t ae R =进行变量变换，
变成表达式Y=A+BX 形式，利用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数a ，b 。
（3）计算温度系数：由求得的b 计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。
六、数据采集：
测量热敏电阻的温度系数
七、数据分析：
令Y=lnRt ，X=1/T ，则A=b ，B=lna 。
用最小二乘法拟合得：A=4064.4，B= -4.2
即 Y=4064.4X-4.2 如图：
2.7
2.8 2.93
3.1 3.2x 10
-3
X=1/T
Y =l n R
故 电阻特性参数 a=e^B= 0.01499557682 b=4064.4
又T
b t ae
R =
即 Rt=0.015*e^(4064.4/T) 如图：
310
315
320
325
330
335
340
345
350
355
360
365
370
T/K
R /Ω
由此计算相应温度下的热敏电阻的温度系数为2
b a -=。