用热敏电阻改装温度计 大学物理设计性实验
热敏电阻温度计设计实验报告
热敏电阻温度计设计实验报告热敏电阻温度计设计实验报告引言:温度是我们日常生活中非常重要的一个物理量,它直接影响着我们的生活质量和健康状况。
因此,准确测量温度是科学研究和工程应用中的一个重要问题。
本文将介绍热敏电阻温度计的设计实验,通过实验验证其温度测量的准确性和稳定性。
一、热敏电阻的原理热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电阻元件。
其工作原理是基于材料的温度系数,即温度变化会导致材料电阻值的变化。
常见的热敏电阻材料有铂、镍、铜等。
在本实验中,我们选用了铂作为热敏电阻材料。
二、实验装置本实验使用了以下装置和元件:1. 热敏电阻:选用了铂热敏电阻,具有较高的灵敏度和稳定性。
2. 恒流源:为了保证热敏电阻上的电流恒定,我们使用了一个恒流源。
3. 电压表:用于测量热敏电阻两端的电压。
4. 温度控制装置:通过控制加热电流的大小,来控制热敏电阻的温度。
三、实验步骤1. 将热敏电阻连接到恒流源上,并将电压表连接到热敏电阻的两端。
2. 打开恒流源,并调整电流大小,使热敏电阻上的电流保持恒定。
3. 打开温度控制装置,并设置所需的温度。
4. 等待一段时间,直到热敏电阻的温度稳定下来。
5. 使用电压表测量热敏电阻两端的电压,并记录下来。
6. 将温度控制装置的温度调整到其他值,重复步骤4和5。
7. 根据测量结果绘制出热敏电阻的电阻-温度曲线。
四、实验结果与分析根据实验数据,我们绘制了热敏电阻的电阻-温度曲线。
从曲线可以看出,热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加。
这符合热敏电阻的特性。
在实验中,我们还发现热敏电阻的灵敏度较高,即单位温度变化引起的电阻变化较大。
这使得热敏电阻在温度测量领域有着广泛的应用。
此外,我们还测试了热敏电阻的稳定性。
通过多次测量同一温度下的电压值,我们发现其变化范围较小,表明热敏电阻具有较好的稳定性。
五、实验误差分析在实验过程中,可能存在一些误差来源,如电流源的漂移、电压表的测量误差等。
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
热敏电阻温度计的设计实验
热敏电阻温度计的设计实验简介热敏电阻温度计是一种测量温度的传感器,它利用材料的电阻随温度变化的特性来实现温度的测量。
本文将详细介绍热敏电阻温度计的设计实验方法和步骤。
实验目的通过设计热敏电阻温度计的实验,掌握以下知识和技能: 1. 了解热敏电阻的基本原理和特点; 2. 掌握热敏电阻的测量方法和电路连接; 3. 学会使用热敏电阻测量温度。
实验器材和材料下面是进行热敏电阻温度计设计实验所需的器材和材料: 1. 热敏电阻 2. 连接线3. 变阻器 4. 示波器 5. 温度源 6. 温度计(参考)实验步骤步骤一:热敏电阻的特性测试1.连接热敏电阻和示波器:将热敏电阻的两端分别连接到示波器的输入端口。
2.设置示波器的垂直和水平方向的刻度,使得能够清晰地观察到热敏电阻的电阻变化。
3.通过改变温度源的温度,观察示波器上显示的电阻变化情况。
4.记录不同温度下的热敏电阻的电阻值,并绘制温度和电阻之间的关系曲线。
步骤二:热敏电阻的电路连接1.根据热敏电阻的数据手册,确定热敏电阻的额定电阻值和温度系数。
2.选择合适的电阻和电路连接方式,以便实现温度测量的精度和稳定性。
3.进行电路连接,并使用万用表测量电路的电阻值,确保电路连接正确无误。
步骤三:热敏电阻温度计的标定1.使用温度计准确测量一个已知温度,例如室温。
2.将已知温度下热敏电阻的电阻值测量结果和温度计的测量结果进行比较,得到电阻值和温度的对应关系。
3.根据已知温度和热敏电阻的电阻值,得到热敏电阻的标定曲线。
步骤四:热敏电阻温度计的实际温度测量1.使用标定曲线,根据热敏电阻的电阻值计算出实际温度。
2.将热敏电阻的电阻值连接到电路中,通过电路输出的电压或电流来测量实际温度。
结论通过实验设计和实施,我们成功地制作了一个热敏电阻温度计,并了解了热敏电阻的基本原理和特点。
我们还学会了热敏电阻的测量方法和电路连接,并掌握了使用热敏电阻进行温度测量的技能。
这些知识和技能将在实际应用中发挥重要作用,为温度测量和控制提供了有力支持。
用NTC热敏电阻设计制作体温计
西北工业大学设计性基础物理实验报告班级:11051401 姓名:日期: 2016.05.13用NTC热敏电阻设计制作体温计一、实验目的1、测定NTC热敏电阻与温度的关系;2、设计制作一个数字体温计(温度范围35-42℃)二、实验仪器(名称、型号及参数)NTC热敏电阻可调直流稳压电源(0-5V)数字万用表单刀双掷开关导线FD-WTC-D型恒温控制装置 2X-21型电阻箱2个三、实验原理NTC负温度系数是一种利用半导体材料制成的体积小巧的电阻,为避免热敏电阻自身发热所带来的影响,流过热敏电阻的电流不能超过300微安。
由于热敏电阻随温度变化比金属电阻要灵敏得多,因此被广泛用于温度测量,温度控制以及电路中温度补偿、时间延迟等。
为了研究热敏电阻的电阻温度特性,常用电路如图1所示:R t=(R1/U1)*U t四、实验内容与方法1.测量不同温度t下NTC热敏电阻的阻值R(1)设计实验方案,画出实验电路图如图1,不断改变环境温度t,利用公式R t=(R1/U1)*U t计算出不同温度t下NTC的阻值。
(2)列表记录数据,用最小二乘法求出R与1/t之间的关系2.设计数字体温计如图2电路图所示,根据第一问中得到的R与1/t之间的关系,取35℃与42℃为边界,联立解出R1和R2。
计算各元件的数值,使数字电压表的mV示数即为温度示数。
根据设计的电路图搭建数字温度计,进行调试:(1)测量不同温度时,数字体温计的电压示数,并绘制校准曲线;(2)根据校准曲线,对设计的电路进行改进,使误差不超过1℃。
五、实验数据记录与处理(列表记录数据并写出主要处理过程)不同温度下的NTC阻值数据记录表格(R1=10000Ω U=4.77V)经过线性拟合b=451269.94 a=-7586.20 r=0.9487所以回归方程为:R=451269.94*1/t-7586.20当T=35和42时,解方程组4770R2/(R1+R2+R t)=35 解R1=8126.7.2Ω4770R2/(R1+R2+R t)=42 得R2=99.21Ω调整R2,获得较为准确的体温计(此时R1=8126.7Ω R2=117.2Ω)校准后误差在0.1摄氏度以内。
热敏电阻温度计的设计方案
热敏电阻温度计的设计方案一、整体思路。
咱要做个热敏电阻温度计呢,就像给温度这个调皮的小怪兽做个探测器。
这个温度计的核心就是热敏电阻啦,它可神奇了,温度一变,它的电阻值就跟着变,就像个超级敏感的小卫士。
我们就利用这个特性,把温度这个看不见摸不着的东西转化成能看明白的数值,显示在屏幕上或者其他啥地方。
二、所需材料和工具。
1. 热敏电阻:这是咱的主角,就像电影里的超级英雄一样重要。
要选那种对温度变化反应灵敏的,不然这个温度计就成了个小迷糊,测不准温度啦。
2. 电源:得给这个小系统供电呀,就像给超级英雄补充能量一样。
可以是电池,方便携带,要是做个固定在某个地方的温度计,接个电源适配器也不错。
3. 微控制器(比如单片机):这就像是温度计的大脑,负责处理热敏电阻传过来的信号,把电阻值的变化换算成温度值。
它可聪明啦,能按照我们设定好的程序进行复杂的计算。
4. 显示屏:这是温度计的脸蛋,把温度值显示出来给我们看。
可以是液晶显示屏(LCD),清楚又节能;要是想酷一点,用个OLED显示屏,显示效果那叫一个酷炫。
5. 其他小零件:像电阻、电容这些小零件也不能少,它们就像是超级英雄身边的小助手,帮助电路稳定运行,保证各个部分能和谐共处。
6. 工具方面:电烙铁是必须的,用来焊接那些小零件,就像厨师用锅铲做菜一样熟练地把各个零件连接起来。
还有万用表,用来检测电路是否正常,就像医生给病人做检查一样,找出电路中的毛病。
三、设计步骤。
1. 电路设计。
把热敏电阻接入电路。
可以设计一个简单的分压电路,让热敏电阻和一个普通电阻串联,然后接到电源两端。
这样,随着温度变化,热敏电阻的电阻值改变,它两端的电压也会跟着变,就像跳舞的小伙伴,随着音乐(温度)改变步伐(电压)。
接着,把这个电压信号接到微控制器的模拟输入引脚。
微控制器就像一个好奇的小侦探,时刻准备着接收这个信号并进行分析。
2. 微控制器编程。
在微控制器里,我们要写程序啦。
这个程序就像给小侦探(微控制器)一本秘籍,让它知道怎么根据接收到的电压值算出温度。
【大学】实验四 电阻温度计的制作
ppt课件ຫໍສະໝຸດ 6此课件下载可自行编辑修改,供参考! 感谢您的支持,我们努力做得更好!
4.绘出Rt随温度变化的曲线图 5.根据阻值与电压关系计算,并在表上确定相应的温度刻
度
6.实验校验
ppt课件
5
思考题
自行设计的温度计与实际温度计存在误差 ,你认 为原因有哪些?
设计报告要求: (1)确定电路和选取元件的结果 (2)说明在装配和调试过程中出现的问题及解决
方法。 (3)比较用电阻温度计和水银温度计同时测量一
ppt课件
3
参考设计方案
实验电路如图:电桥电路在满足R1/ R2= R3/RT时,b、d 两点间电位为零,此时称电桥平衡。若改变RT,则电桥平 衡条件被破坏,电流计G中将有电流通过,其电流大小随 之而变,利用电桥这一特性可制成各种测试设备,电阻温 度计是其中之一。
ppt课件
4
参考设计安装调试 1.按图搭建电路 2.常温下调整电路平衡 3.将热敏电阻放在不同温度的热水中,测量其阻值及电压
实验四 电阻温度计的制作
ppt课件
1
实验目的 1.熟悉电桥电路的应用。 2.了解半导体热敏电阻的主要特性。 3.练习在给定任务下,自行计算元件数值,
并进行安装及调试。
实验耗材 热敏电阻、水银温度计、 线性电阻,滑动变阻器
ppt课件
2
设计要求
试制作一个电阻温度计用以测量20—85。C 的温度,测量元件采用热敏电阻,温度指 示用100uA 电流表(内阻按 800Ω计算)。 电源电压5V。在确定电路和元件数值后, 自行安装电阻温度计电路,根据计算结果 在电流表上确定相应的温度刻度,最后进 行实验校验。
用NTC热敏电阻设计制作体温计
用NTC热敏电阻设计制作体温计设计制作体温计需要以下步骤:1.了解NTC热敏电阻的原理和特性:NTC热敏电阻是一种随温度变化而变化阻值的电阻器件。
随着温度升高,NTC热敏电阻的阻值会逐渐减小。
这种特性可以用来测量温度。
2.确定设计参数:首先,确定设计的温度范围。
然后,选择合适的NTC热敏电阻,其阻值应在所选温度范围内变化适当。
一般来说,常见的NTC热敏电阻有10K欧姆和100K欧姆等。
3.进行电路设计:根据所选的NTC热敏电阻和测量范围,设计一个合适的电路。
一种简单的电路方案是将NTC热敏电阻与一个固定的电阻器组成一个电压分压电路,并将其输出连接到一个模拟电压输入引脚。
好的设计应该考虑到温度的准确性、响应速度和电路可靠性等方面。
4.制作电路原型:根据设计的电路图,制作一个原型电路板。
可以使用普通的白板、面包板或PCB进行制作。
在制作过程中,要确保电路连接正确且紧凑。
5.进行实验验证:将体温计放入不同温度下进行测试,并记录每个温度下的电压输出。
校准温度和电压之间的关系。
为了提高准确性,可以使用一个标准温度测量设备进行参考。
6.编写程序:根据电路输出的电压值和预先校准的数据,编写一个程序来计算和显示温度值。
可以使用微控制器或单片机等进行编程。
7.制作外壳和显示:将电路和显示装置封装在一个合适的外壳中,使其便于使用。
可以选择液晶显示器、数码管或LED等显示温度值。
总结:设计制作体温计需要了解NTC热敏电阻的原理和特性,确定设计参数,进行电路设计,制作电路原型,实验验证,编写程序以及制作外壳和显示。
通过这个过程,就可以设计制作出一个简单但准确的体温计。
热敏电阻温度计的设计 实验报告
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告实验名称 热敏电阻温度计的设计教师评语实验目的与要求:(1) 掌握电阻温度计测量温度的基本原理和方法。
(2) 设计和组装一个热敏电阻温度计。
主要仪器设备:稳压电源, 自制电桥盒(如右下图所示), 直流单臂电桥箱和热敏电阻感温原件等。
实验原理和内容: 热敏电阻温度计的工作原理由于热敏电阻的阻值具有随温度变化而变化的性质, 我们可以将热敏电阻作为一个感温原件, 以阻值的变化来体现环境温度的变化。
但是阻值的变化量以直接测量的方式获得可能存在较大的误差, 因此要将其转化为一个对外部条件变化更加敏感的物理量; 本实验中选择的是电流, 通过电桥可以将电阻阻值的变化转化为电流(电压)的变化。
电桥的结构如右图所示, R1、R2、R3为可调节电阻, Rt 为热敏电阻。
当四个电阻值选择适当时, 可以使电桥达到平衡, 即AB 之间(微安表头)没有电流流过, 微安表指零; 当Rt 发生变化时, 电桥不平衡, AB 间有电流流过, 可以通过微安表读出电流大小, 从而进一步表征温度的变化。
成 绩教师签字当电桥不平衡时, 可以描绘成如右侧的电路图。
根据基尔霍夫定律和R1=R2的条件, 能够求得微安表在非平衡状态下的电流表达式:ttg ttcd g R R R R R R R R R U I ++++-=331322)21(式中, Ucd 为加载在电桥两端的电压, Rg 为微安表头的内阻值。
可以见到, 为使Ig 为相关于Rt 的单值函数, R1、R2、R3和Ucd 必须为定值, 而其定制的大小则决定于以下两个因素: 1) 热敏电阻的电阻-温度特性。
2) 所设计的温度计的测温上限t1和测温下限t2。
步骤与操作方法: 1. 温度计的设计(1) 测出所选择的热敏电阻Rt-t 曲线(或由实验室给出)。
(2) 确定R1、R2、R3的阻值。
具体方法如下:该实验中, t1=20℃,t2=70℃, 对应R t -t 曲线可以得到R t1和R t2; Rg 由实验室给出, U cd 取值为1.3V , 由微安表面板上可读出I gm =50μA 。
利用型热敏电阻设计温度计
3
三、实验原理
热敏电阻的阻值具有随温度变化而变化的性质
我们可以将热敏电阻作为一个感温原件以阻值的变化来体现环境温度的变化。但是阻值的 变化量以直接测量的方式获得可能存在较大的误差,因此要将其转化为一个对外部条件变 化更加敏感的物理量;本实验中选择的是电流,通过电桥可以将电阻阻值的变化转化为电 流(电压)的变化
为了减小温度测量误差,需要对NTC热敏电阻进行温度补偿。一种常见的温度补偿方法是使用一个电阻网 络和一个稳定的电源电压,通过改变电阻网络中的电阻值来补偿NTC热敏电阻的电阻-温度特性
具体原理为:在NTC热敏电阻电路中,将NTC热敏电阻与一个固定的电阻串联,并以稳定的电源电压为电 路供电。当电路中有电流通过时,根据欧姆定律,电阻越大,电流越小。通过改变串联电阻的取值,可 以调整整个电路的总电阻值,从而得到所需要的电流值
PART 4
四、实验步骤
4
四、实验步骤
测出所选择的热敏电阻Rt-t曲线(或由实验室给出) 将NTC热敏电阻和一个固定电阻串联进电路中,在基准温度下, 使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻的电阻值,并记录下 来 在其他温度下,同样使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻 的电阻值,然后使用串联电阻网络调整整个电路的总电阻值 使电流值保持在基准温度时的电流值,这样就实现了温度补偿, 使得NTC热敏电阻在不同温度下表现出稳定的电阻值 总之,NTC热敏电阻温度补偿原理是通过改变串联电阻的取值, 调整整个电路的总电阻值,使得NT样可以减小温度测量误差,提高测量精度
2.了解电阻的温度特性和伏安 特性
4.提高设计、创新能力
PART 2
二、实验仪器
2
二、实验仪器
实验所需仪器
DHT-2型热学实验仪、NTC热敏电阻、直流稳压电源(电压调节范围0-30V两路输出) 、电阻箱(阻值调节范围0-99999.9Ω、额定功率0.25W)、微安表、万用表、导线
用热敏电阻改装温度计的设计方案 广东第二师范学院
数据处理
原始数据:(用Excel进行数据记录和整理)
化作春风守护你
数据处理
数据处理
本设计使用软件Matlab 绘制R-T曲线,运用 最小二乘法进行曲线拟合。 最小二乘法(又称最小平方法)是一种数 学优化技术。 它通过最小化误差的平方和寻找数据的最 佳函数匹配。 利用最小二乘法可以简便地求得未知的数 据,并使得这些求得的数据与实际数据之 间误差的平方和为最小 。
确定校正曲线
相对误差分析
现以两次实验数据验证本设计的精确度。
相对误差1= |(T标-T实)|/ T标= (4342.7)/43= 0.698% 相对误差2=|(T标-T实)|/ T标= (69.3-69)/69= 0.435%
改进空间
1使用刻度更加准确的水银温度计,水银温度计达 到0.1℃的定标值,更加准确。 2 采用DS18B20数字温度传感器作为检测单元, 测温范围 -55℃~+125℃,固有测温误差精确到 0.5℃。 3 采用可编程器件,如CPLD,FPGA或者微处理 器芯片,如STC89C51单片机作为中央处理器, LCD或LED作为可视化数据输出单元,可同步、 直观地显示出当前液体温度值。
测温原理简介
热敏电阻原理 热敏电阻具有负的电阻温度系数的元件,电阻值 随温度的升高而下降,这是因为热敏电阻有半导 体制成,在这些半导体内部,自由电子数目随温 度的升高增加的很快,导电能力很快增强,虽然 原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。但这样作 用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导 电性能的作用,所以温度上升会使电阻下降。 这样我们就可以测量电桥平衡时通过桥路的电流 大小来表征温度的高低。
设计目标
用热敏电阻改装的温度计, 准确测量0℃~ 100℃液体的 实时温度。
用热敏电阻改装温度计
用热敏电阻改装温度计
那么如何使用热敏电阻来制作温度计呢?下面我们就来简单介绍一下。
1.选择合适的热敏电阻
选择热敏电阻时,需要根据所需的测量精度、测量范围和使用环境等因素来确定,一般来说,热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,因此,需要选择符合测量温度范围的热敏电阻。
2.设计电路
制作热敏电阻温度计时,需要将热敏电阻连接到电路中,一般使用电桥电路来实现温度的测量,这种电路可以通过测量电桥的输出电压来获取热敏电阻的阻值变化,从而计算出温度的值。
另外,为了减小电桥的温漂,可以使用一个参考电阻来对热敏电阻进行校准,使得输出电压更加稳定。
3.制作电路板
将电路设计好之后,需要将电路制作到电路板上,然后进行焊接和组装,注意确认焊接的质量和接触情况,避免出现虚焊、短路等问题。
4.调试和测试
在制作完成后,需要进行调试和测试,将温度变化范围内的温度进行测量,并记录输出的电压和计算出的温度值,进行精度和稳定性的测试,并进行调整。
总之,使用热敏电阻改装温度计,需要对热敏电阻、电路设计、制作和调试等方面有一定的技术基础,只有这样才能保证制作出高精度、高质量的温度计。
热敏电阻改装温度计实验原理
热敏电阻改装温度计实验原理一、热敏电阻特性热敏电阻是一种半导体材料,其电阻值随温度变化而显著变化。
与其他电阻不同,热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
这种特性使得热敏电阻在测量温度时具有快速响应和良好的线性关系。
二、温度与电阻关系热敏电阻的电阻值与温度之间存在一定的函数关系。
通常,热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
在实际应用中,我们可以通过测量热敏电阻的电阻值来确定温度。
三、电压与温度关系热敏电阻工作时,其两端所加的电压也会影响其电阻值。
因此,我们可以通过调整电压来控制热敏电阻的温度,从而实现温度测量。
四、热敏电阻选择在改装温度计时,选择合适的热敏电阻非常重要。
选择时要考虑其测温范围、灵敏度、稳定性和可靠性等因素。
一般来说,常用的热敏电阻有负温度系数(NTC)和正温度系数(PTC)两种类型。
NTC型热敏电阻随温度的升高而降低,适用于测温范围较广的场合;而PTC型热敏电阻在某一温度点后随温度的升高而升高,适用于过热保护等场合。
五、电阻测量方法测量热敏电阻的电阻值时,我们通常采用惠斯通电桥法或伏安法等电路来测量。
其中,惠斯通电桥法是一种常用的测量方法,它通过调节电桥平衡来确定电阻值。
伏安法则通过测量电流和电压来确定电阻值。
六、温度读数装置为了将热敏电阻改装成温度计,我们还需要设计一个能够将电阻值转换为温度值的读数装置。
这个装置可以采用电位器、AD转换器等器件来实现。
通过调整电位器的阻值,将热敏电阻的电压信号转换为对应的温度值,然后通过显示器件进行显示。
七、实验操作流程选择合适的热敏电阻,并根据要求连接电路。
将热敏电阻连接到惠斯通电桥中,调节电桥平衡并测量热敏电阻的阻值。
将测量得到的电阻值输入到温度读数装置中,调整电位器使温度值与实际值相符。
记录实验数据并分析误差来源。
用热敏电阻改装温度计 大学物理设计性实验
评分:大学物理实验设计性实验实验报告实验题目:用热敏电阻改装温度计班级:姓名:学号:指导教师:实验7 《用热敏电阻改装温度计》实验提要实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。
不同于导体的阻值——温度特性(温度升高,阻值增大),半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高,阻值降低。
产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加,载流子的数目越多,导电能力越强,电阻率就越小。
热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的,以半导体热敏电阻为传感器,通过测量其电阻值来确定温度的仪器。
可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。
用半导体热敏电阻作为传感器,设计制作一台测温范围为40℃~80℃的半导体温度计。
《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是:根据所学的知识,设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。
学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案,内容包括:(写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤。
),然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥,电阻箱,表头,热敏电阻,水银温度计,加热电炉,烧杯等实验所改装的温度计的要求(1)要求测量范围在40℃~80℃。
(2)定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值(自己确定测量间隔,要达到一定的测量精度)。
(3)改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度,同时用水银温度计测出此时的热水温度(作为标准值),绘制出校正曲线。
用热敏电阻制作温度计实验原理
用热敏电阻制作温度计实验原理前边的实验描述了定容空气温度计的简单操作,本实验将空气温度计作为简单的标准温度计,用于校准制成的热敏电阻温度计,目的是在实验室里学习测量温度的理论。
下式给出了温度(单位为℃)的定义:其中,f为定义温度时描述温度材料性能的参数值。
f0是冰点时该参数之值,f100是沸点时的值。
当外部压强不变时,对于气体温度计,上式就成为其中,h是图16/2中(h2-h1)的值,式中h的下标表示温度。
如果已测定了等式右边所有的量,就能计算气体温度计的温度θg。
如果热敏电阻的阻值在冰水中为R0,在沸水中为R100,在θt时为R,按上述的普遍方程式,这只热敏电阻温度计标度的温度表达式为本实验将在同一时刻用定容式空气温度计和热敏电阻温度计测量同一容器内的水温,测得θg和θt,并作出它们的关系图象。
用热敏电阻制作温度计仪器带搅拌器的大水槽、或能够保持在各种恒定温度的水套;0-100℃的温度计;热敏电阻,用软木塞把它固定在干燥的玻璃管内,为便于连接到桥式电路中,热敏电阻的引线要焊接到一对长约1m的花线上。
实验步骤将热敏电阻温度计作为未知电阻接入桥式电路,用变阻箱作为电路的标准电阻。
把装着热敏电阻的玻璃管放入盛水的烧杯里,杯中的水用于控制定容空气温度计的球形容器的温度。
半导体热敏电阻温度计的电阻较低,接入桥式电路将通过相当大的电流,这会引起实际温度的变化。
因此,用电桥测量它的电阻值时,应迅速找出平衡点、缩短测量时间。
在烧杯里定容空气温度计球形容器的周围装满冰水混合物。
在达到热平衡时,取得所需要的观测数据,并测定(i)热敏电阻温度计的电阻;(ii)球形容器里空气的压强——参看后面的观测数据表格。
用冷水取代冰水,达到热平衡时记录第二组数据。
将水温升高15℃或10℃,重复上述操作并记录观测数据。
因为水银温度计和气体温度计的读数很接近,可以用一支水银温度计来粗略地判断温度上升的间隔。
而在分析及标定热效电阻温度计的度数时并不引用水银温度计的读数,所以不会使本实验所依据的原理(即标定度数所依据式子)失效。
大学物理实验温度传感器实验报告
大学物理实验_温度传感器实验报告大学物理实验报告:温度传感器实验一、实验目的1.学习和了解温度传感器的原理和应用。
2.掌握实验方法,提高实验技能。
3.探究温度变化对传感器输出的影响。
二、实验原理温度传感器是一种将温度变化转换为电信号的装置。
根据热敏电阻的阻值随温度变化的特性,当温度发生变化时,热敏电阻的阻值会相应地改变,从而输出与温度成比例的电信号。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。
本实验采用热敏电阻作为温度传感器。
三、实验步骤1.准备实验器材:热敏电阻、数据采集器、恒温水槽、温度计、导线若干。
2.将热敏电阻置于恒温水槽中,连接导线至数据采集器。
3.将数据采集器与计算机连接,打开数据采集软件。
4.设置实验参数:采样频率、采样点数等。
5.将恒温水槽加热至预设温度,观察并记录实验数据。
6.改变恒温水槽的温度,重复步骤5。
7.对实验数据进行处理和分析。
四、实验结果与分析1.实验数据记录:在实验过程中,记录不同温度下的热敏电阻阻值和数据采集器的输出电压。
如下表所示:温度与数据采集器输出电压的关系图。
结果表明,随着温度的升高,热敏电阻阻值逐渐减小,数据采集器的输出电压逐渐增大。
这符合热敏电阻的特性。
3.误差分析:在实验过程中,可能存在以下误差来源:恒温水槽的温度波动、热敏电阻的灵敏度差异、导线连接不良等。
为了减小误差,可以采取以下措施:使用高精度温度计、提高导线连接的稳定性、多次测量取平均值等。
4.思考题:在本次实验中,我们采用了简单的数据采集器和热敏电阻进行温度测量。
在实际应用中,还可以通过其他方式进行温度测量,如采用单片机结合热敏电阻实现智能温度测量。
请思考:如何将热敏电阻与单片机连接?如何通过程序控制温度测量?如何实现温度数据的实时显示或传输?在实际应用中,还需要考虑哪些因素会影响测量精度?如何减小误差?五、结论与总结本实验通过热敏电阻和数据采集器测量了不同温度下的阻值和输出电压,验证了热敏电阻的阻值随温度变化的特性。
热敏电阻温度计实验报告
热敏电阻温度计实验报告热敏电阻温度计实验报告引言:热敏电阻温度计是一种常见的温度测量设备,它利用材料在温度变化下电阻值的变化来反映温度的变化。
本实验旨在通过实际操作,探究热敏电阻温度计的原理、特点以及应用。
一、实验原理热敏电阻温度计是利用材料的电阻随温度的变化而变化的特性来测量温度的一种设备。
其原理基于热敏效应,即材料在温度变化下电阻值的变化。
热敏电阻的电阻值与温度呈反比关系,温度升高时,电阻值减小,反之亦然。
二、实验步骤1. 实验器材准备:热敏电阻温度计、恒流源、数字电压表、温控水槽等。
2. 连接电路:将恒流源连接到热敏电阻上,再将数字电压表连接到热敏电阻两端,确保电路连接正确。
3. 温度控制:将温控水槽加热并设定目标温度,等待水槽温度稳定。
4. 测量电压:记录数字电压表上的电压数值,作为温度计的输出值。
5. 温度变化:逐步调整温控水槽的温度,记录相应的电压数值。
三、实验结果与分析通过实验测量得到的电压数值与温度的关系曲线可以反映热敏电阻温度计的特性。
在实验过程中,我们发现电压与温度之间存在一定的线性关系,但并非完全线性。
这是因为热敏电阻的电阻-温度特性通常是非线性的,即电阻值与温度之间的关系不是简单的比例关系。
四、实验误差与改进在实验过程中,可能会遇到一些误差,如温度控制不准确、电路接触不良等。
为了减小误差,可以采取以下改进措施:1. 提高温度控制的精度,使用更为准确的温控设备。
2. 仔细检查电路连接,确保接触良好,避免电阻值的测量误差。
3. 多次重复实验,取平均值,以减小随机误差的影响。
五、应用与展望热敏电阻温度计在实际应用中具有广泛的用途。
例如,在家电中,热敏电阻温度计常用于空调、冰箱等设备的温度控制,保证设备在适宜的温度范围内工作。
在工业领域,热敏电阻温度计也被广泛应用于各种生产过程的温度监测与控制中。
未来,随着科技的不断进步,热敏电阻温度计的精度和稳定性将进一步提高。
同时,热敏电阻温度计的应用范围也将扩大,涉及更多领域。
热敏电阻数字温度计及设计与制作
评分:大学物理实验设计性实验实《用热敏电阻改装温度计》实验提要设计要求⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥,电阻箱,表头,热敏电阻,水银温度计,加热电炉,烧杯等实验所改装的温度计的要求(1)要求测量范围在40℃~80℃。
(2)定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值(自己确定测量间隔,要达到一定的测量精度)。
(3)改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度,同时用水银温度计测出此时的热水温度(作为标准值),绘制出校正曲线。
提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。
提交整体设计方案,要求电子版。
用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。
思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度?用热敏电阻改装温度计实验目的:1.了解热敏电阻的特性;2.掌握用热敏电阻测量温度的基本原理和方法;3.进一步掌握惠斯通电桥的原理及应用。
实验仪器:惠斯通电桥,电阻箱,热敏电阻,水银温度计,滑动变阻器,微安表,加热电炉,烧杯等实验原理:1.惠斯通电桥原理惠斯通电桥原理电路图如图1所示。
当电桥平衡时,B,D之间的电势相等,桥路电流I=0,B,D之间相当于开路,则U B=U D;I1=I x,I2=I0;于是I1R1=I2R2,I1R X=I2R0 由此得R1/R X=R2/R0或R X=R0R1/R2 (1)(1)式即为惠斯通电桥的平衡条件,也是用来测量电阻的原理公式。
欲求R X,调节电桥平衡后,只要知道R1,R2,R0的阻值,即可由(1)式求得其阻值。
2.热敏电阻温度计原理热敏电阻是具有负的电阻温度系数,电阻值随温度升高而迅速下降,这是因为热敏电阻由半导体制成,在这些半导体内部,自由电子数目随温度的升高增加的很快,导电能力很快增强,虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。
基于热敏电阻的温度计设计
Hefei University温度计设计报告基于热敏电阻的温度计设计引言热敏电阻是一种敏感元件,其特点是电阻随温度的变化而显著变化,因而能直接将温度的变化转换为电量的变化,也就是说能将温度信号转化为电信号,从而实现了非电量的测量。
热敏电阻一般是用半导体材料制成的温度系数范围约为:(-0.003~+0.6)/℃。
热敏电阻的温度系数有正有负,因此分成PTC热敏电阻和NTC热敏电阻两类。
NTC热敏电阻是以锰、钴、镍铜和铝等金属氧化物为主要原料,采用陶瓷工艺制成。
这些金属氧化物都具有半导体性质。
近年来还有用单晶半导体如碳化硅等材料制成的(国产型号 MF91~MF96)负温度系数热敏电阻器。
NTC热敏电阻做为温度传感器具有体积小,结构简单,灵敏度高,并且本身阻值大,一般在102~105之间,不需要考虑引线长度带来的误差,易于实现远距离测量和控制。
NTC热敏电阻的测温范围较宽,特别适用于-100~300℃之间的温度测量。
NTC热敏电阻在工作温度范围内,其阻值随温度增加而显著减小,大多用于测温和控温,可以制成流量计和功率等。
一、 实验原理1、负温度系数热敏电阻的温度特性统计理论指出,热敏电阻的电阻值与温度的关系为:Rt = A ·exp B /T ,其中A 、B —半导体有关的常熟(理论分析和实验结果表明,B 值随温度略有变化,但在一般工作温度范围内近似为常数;B 值越大,阻值随温度的变化越大); T 表示热力学温度。
t 表示摄氏温度,且T =273.15+t ;Rt —在摄氏温度为t 时的电阻值,随温度上升,其电阻值呈指数关系下降(如图一)。
图1 负温度系数热敏电阻的温度特性 图2 非平衡电桥 图3 热敏电阻温度计的温度与电流特性T2、非平衡电桥电桥是一种用比较法进行测量的仪器。
所谓非平衡电桥,是指在测量过程中电桥是不平衡的。
桥路上的电流不为零,桥路上的电路的大小与电源电压,桥臂电阻有关。
利用非平衡电桥进行测量时,应具体选定,除待测电阻外其他电阻的阻值以及电源电压,这样待测电阻Rt与桥路上的电流Ig 就有唯一对应的关系,确定Rt-Ig的关系的过程,即为非平衡电桥的定标。
热敏电阻温度特性实验[大物仿真实验报告范文热敏电阻温度特性]
热敏电阻温度特性实验[大物仿真实验报告范文热敏电阻温度特性]大学物理仿真实验报告热敏电阻的温度特性一、实验目的了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理,学习惠斯通电桥的原理及使用方法,学习坐标变换、曲线改直的技巧。
二、实验所用仪器及使用方法直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器。
三、实验原理半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为:为绝对温度,根据定义,电阻温度系数为:,AB是与半导体材料有关的常数,TR惠斯通电桥的工作原理时的电阻值。
t是在温度为t如图所示:就是待测电R2四个电阻R0,R1,,R某组成一个四边形,即电桥的四个臂,其中R某之间接入检A阻。
在四边形的一对对角和C之间连接电源,而在另一对对角B和D平衡时必和D中无电流通过,电桥便达到了平衡。
两点电位相等时,G当流计G。
B即可求出。
都已知,R某和·有R某=(R1/R2)R0,(R1/R2)R0电桥灵敏度的定义为:越大,说明电桥灵敏度越高。
n的微小改变量,Δ式中ΔR某指的是在电桥平衡后R某实验仪器四、实验所测数据不同T所对应的Rt值RR1/T,及ln均值,的值tt五、实验结果:tR-1.热敏电阻的特性曲线t数据点连线作图在图上找到T=50所对应的点做切线,可以求得切线的斜率:500-0)/(0-85)=(K=由此计算出:α=二次拟合的曲线:T=50所对应的点做切线,可以求得切线的斜率:在图上找到/(0-84)=)K=(495-0由=由此计算出:α1/TR曲线--()t仿真实验画出图线如下图所示将图修正后如下:的值计算有误,正确的但计算机仿真实验画出的曲线图中AA=.A=,B=由此写出Rt=六、思考题 1.如何提高电桥的灵敏度答:电桥的灵敏度和电源电压,检流计的灵敏度成正比,因此提高电源电压,检2.流计的灵敏度能提高电桥灵敏度。
另外,检流计电阻,桥臂总阻值,桥臂电阻比也关系到电桥的灵敏度,因此合适的桥臂总阻值,桥臂电阻比也能提高电桥灵敏度。
物理实验报告热敏电阻温度计的设计安装和使用
物理实验报告热敏电阻温度计的设计安装和使用热敏电阻温度计的设计安装和使用XXX(XXX 大学XX 学院 XX XX 114044)摘要:用半导体热敏电阻作为传感器,设计制作一台测温度范围在20-70℃的半导体温度计,利用“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量,并依据实验数据画出了t —I g 的定标曲线。
关键词:NTC 热敏电阻;非平衡电桥;温度计;定标曲线中图分类号:0447 文献标识码: A 文章编号:引言热敏电阻是一种敏感元件,其特点是电阻随温度的变化而显著变化,因而能直接将温度的变化转换为电量的变化,也就是说能将温度信号转化为电信号,从而实现了非电量的测量。
热敏电阻一般是用半导体材料制成的,温度系数范围约为:(-0.003 — +0.6)/℃。
热敏电阻的温度系数有正有负,因此分成PTC 热敏电阻和NTC 热敏电阻两类。
NTC 热敏电阻是以锰、钴、镍、铜和铝等金属氧化物为主要原料,采用陶瓷工艺制成。
这些金属氧化物都具有半导体性质。
近年来还有用单晶半导体如碳化硅等材料制成的(国产型号 MF91—MF96)负温度系数热敏电阻器。
NTC 热敏电阻作为温度传感器具有体积小,结构简单,灵敏度高,并且本身阻值大,一般在102—105之间,不需考虑引线长度带来的误差,易于实现远距离测量和控制。
NTC 热敏电阻的测温范围较宽,特别适用于 -100—300℃之间的温度测量。
NTC 热敏电阻在工作范围内,其组织随温度增加而显著减小,大多用于测温和控温,可以制成流量计和功率计等。
它在自动化、无线技术、测温计术等方面都有广泛应用。
1.实验原理1.1负温度系数热敏电阻的温度特性统计理论指出,热敏电阻的电阻值与温度的关系为:R t =A ·expTB ,其中A 、B —半导体材料有关的常数(理论分析和实验结果表明,B 值随温度略有变化,但在一般工作温度范围内近似为常数;B 值越大,阻值随温度的变化越大):T —热力学温度,t 表示摄氏温度,且T=273.15+t ;R t —在摄氏温度为t 时的电阻值。
用热敏电阻改装温度计.(DOC)
用热敏电阻改装温度计.(DOC)热敏电阻是一种精密测量温度的元件,因其结构简单、测量稳定,已经广泛应用于各种领域中。
本文将介绍如何利用热敏电阻改装温度计。
一、热敏电阻测温原理热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化,因此可以利用热敏电阻的电阻变化来测量温度。
当热敏电阻发生温度变化时,其电阻值的变化量可以通过电桥法来测量。
一般而言,电桥法的测量精度高、测量稳定性好,适用于各种温度测量场合。
二、改装温度计的步骤1.选取合适的热敏电阻首先需要根据所需测量的温度范围和精度要求选取合适的热敏电阻。
通常情况下,热敏电阻的电阻值变化率与温度呈线性关系,因此可以考虑选取具有稳定的特性曲线的热敏电阻。
2.确定电路连接方式接下来需要确定电路的连接方式,一般而言,热敏电阻需要通过电桥法来进行测量。
电桥法中,热敏电阻和标准电阻两者串联在同一电路中,可形成电桥电路,使电桥平衡时的电压差即为热敏电阻的电阻值变化。
3.设计电路图在确定电路连接方式后,就需要设计相应的电路图。
一般而言,电路图包括电源、热敏电阻、标准电阻和电桥等部分,需要合理分配电路元件的位置和连接方式。
4.安装电路元件安装电路元件是电路组装的重要步骤之一。
在安装过程中,需要注意不同元件的连接方式、不同元件之间的间距、位置等因素。
5.测试电路安装完成后,需要进行电路测试。
可用信号发生器产生一定频率的信号,通过闸流器将信号输入电路中,并测量电路的输出波形,进而得出电路的频率特性、灵敏度等参数,以检验电路的工作状态。
1.改装成本较低与传统的温度计相比,利用热敏电阻改装温度计的成本较低。
因为热敏电阻的制造成本较低,且更便于集成和组装。
2.测量精度更高热敏电阻提供更高的测量精度和性价比,可应用于各种领域,如工业自动化、环境监测、医疗设备、航空航天等领域中。
3.使用寿命长热敏电阻的使用寿命长,基本上不会因使用寿命到期而失效。
同时,可以通过热敏电阻结构的优化来提高其使用寿命。
四、总结热敏电阻是一种常见的温度测量元件,具有测量精度高、测量稳定等优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
评分:大学物理实验设计性实验实验报告实验题目:用热敏电阻改装温度计班级:姓名:学号:指导教师:实验7 《用热敏电阻改装温度计》实验提要实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。
不同于导体的阻值——温度特性(温度升高,阻值增大),半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高,阻值降低。
产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加,载流子的数目越多,导电能力越强,电阻率就越小。
热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的,以半导体热敏电阻为传感器,通过测量其电阻值来确定温度的仪器。
可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。
用半导体热敏电阻作为传感器,设计制作一台测温范围为40℃~80℃的半导体温度计。
《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是:根据所学的知识,设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。
学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案,内容包括:(写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤。
),然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。
⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。
实验仪器惠斯通电桥,电阻箱,表头,热敏电阻,水银温度计,加热电炉,烧杯等实验所改装的温度计的要求(1)要求测量范围在40℃~80℃。
(2)定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值(自己确定测量间隔,要达到一定的测量精度)。
(3)改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度,同时用水银温度计测出此时的热水温度(作为标准值),绘制出校正曲线。
评分参考(10分)⑴正确写出实验原理和计算公式,2分。
⑵正确的写出测量方法,1分。
⑶写出实验内容及步骤,1分。
⑷正确的联接仪器、正确操作仪器,2分。
⑸正确的测量数据,1.5分。
⑹写出完整的实验报告,2.5分。
(其中实验数据处理,1分;实验结果,0.5分;整体结构,1分)学时分配实验验收,4学时,在实验室内完成;教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。
提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。
提交整体设计方案,要求电子版。
用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。
思考题如何才能提高改装热敏温度计的精确度?用热敏电阻改装温度计(电信06—1 黄楚迪)一、实验目的:1、研究热敏电阻的温度特性;2、进一步掌握惠斯通电桥的原理及特点;3、通过试验后,会用热敏电阻改装温度计。
二、实验仪器:惠斯通电桥,电阻箱,表头,热敏电阻,水银温度计,加热电炉,烧杯,滑动变阻器等。
三、实验原理:1、测量未知电阻时,利用电桥法可以减小实验误差。
如图1所示即惠斯通电桥的电路图(其中BD称为桥路,R x、R1、R2、R3为四个桥臂)。
图1惠斯通电桥原理图由于电桥采取将待测电阻与标准电阻相比较的方法,同时,作为作平衡指示器的检流计只用来判断有无电流,并不需要提供读数,具有较高的灵敏度,因此用它测量电阻,能得到较为准确的数据。
当电桥平衡时,B、D两点的电位相等,根据两端为等电势的电路中不会存在电流的事实,图中跨越在B 、D 间的检流计G 用来判断这两点是否为等电势。
闭合开关K 1、K 2,如果检流计示数为零值,桥路电流Ig=0,桥路达到平衡,有U B =U D ,U AB =U AD ,U BC =U DC (1) 由于Ig=0,所以I 1 =I X , I 2=I 3 (2) 有 I 1R 1=I 2R 2, I X R X =I 3R 3 (3) 可得 R X R 2=R 1R 3 (4)或 R X =321R R R (5)式(5)即为惠斯通电桥的平衡条件,也是用来测量未知电阻的原理公式,根据它的形式,我们称R X 为待测电阻,欲测R X ,只要选择恰当的R 1、R 2、R 3阻值,使电桥平衡,就可用式(5)求得其阻值。
这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。
反之,也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。
由于要用热敏电阻改装成温度计必须知道热敏电阻的温度特性,所以可以用平衡电桥来测出不同温度下热敏电阻的阻值。
2、设计热敏电阻温度计的电路如下图(图2 热敏电阻温度计)所示。
在电桥平衡测量时,由式(5)知有关系式321R RXR R。
非平衡测量时,有测量桥路电压、测量桥路电流等多种形式,本实验采用测量桥路电流的方法。
电桥电路如图2所示,R T 为热敏电阻,R 1、R 2、R 3为恒定电阻, R O 、R M 为可调变阻箱。
取R 2=R 3(即倍率为1),R 1值等于测温范围最低温度(40℃)时热敏电阻的阻值。
R O 是对微安表进行定标时用的。
由于半导体热敏电阻的温度特性是当温度升高,阻值降低.产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而增加,载流子的数目越多,导电能力越强,电阻率越小。
因此若温度越高,热敏电阻R T 的阻值就越小,通过表头的电流就越大。
这样就可通过表头电流示值的大小来表征温度的高低。
因为在40℃时,R T =R 1,R 3=R 2,由惠斯通电桥原理可知此时电桥平衡,微安表指示值为零。
因为温度越高,R T 值越小,通过微安表的电流越大。
反过来通过微安表的电流越大,表示热敏电阻R T 上的温度越高,因此可以通过定标后的微安表示值的大小来测出温度的高低。
定标时先用一张大小适中的白纸贴在表头上,如图2所示接通电源合上K 1后,先把K 2接在R O 端,调节R O 的阻值等于热敏电阻在40℃时阻值的大小,在纸上记下微安表此时指针所指的位置(定为改装温度计的下限40℃)。
调节R O 的阻值等于热敏电阻在80℃时的阻值,调节R M 使微安表指示满刻度,记下指针所指的位置(定为改装温度计的上限80℃)保持R M 的值不变,然后从40℃开始每隔5℃调节R O 的阻值等于对应热敏电阻所在温度时的阻值,分别在纸上记下对应温度下指针所指向的位置,把纸上代表40℃到80℃之间平分为41格,每格代表一度。
定标后固定标好刻度的纸在微安表上,把K 2接在热敏电阻上,随着热敏电阻阻值的变化,改装后的微安表的示值也相应的发生变化,即测量时指针在纸上所对应的刻度大小就是水的温度。
热敏电阻的电阻—温度特性曲线如下图所示:可以看出其阻值随温度升高而很快变小,用它来设计温度计是很灵敏的。
四、实验内容与步骤: 1、电阻—温度特性测定1、用热敏电阻代替图1所示惠斯通电路中的R X 后接通电源,合上开关(先合K 1,再合K 2)。
2、首先校准检流计的机械零点。
3、把热敏电阻放入烧杯中,用加热电炉加热烧杯中的水,并用水银温度计测量水温。
4、选择恰当的倍率(21R R 的值),接通电源,通过调节R 3的阻值,使电桥平衡,记录R 3的阻值,逐步升高水温,测出不同温度下的热敏电阻阻值。
5、从40℃开始,每隔5℃测量一组数据,读取不同温度时的观察数据,直到80℃为止。
6、从80℃开始逐步降低水温,每隔5℃测量一次数据,直到40℃为止。
7、算出升降温时各温度下R3的平均值,根据式(5)算出对应温度下热敏电阻的阻值。
8、根据测得的数据绘制热敏电阻的电阻—温度特性曲线图。
2、用热敏电阻改装温度计1、按图2接好电路,先将K2接在R O上,取R2=R3,R1值等于测温范围最低温度(40℃)时热敏电阻的阻值。
调节R M使R O的值等于热敏电阻在80℃时的阻值时,微安表指针满偏。
保持R M不变,通过调节R O的阻值等于不同温度下热敏电阻的阻值(40℃到80℃),对微安表进行定标。
2、定标后保持电路中各电阻阻值不变,把K2接在热敏电阻上,把热敏电阻放在烧杯中加热,并用水银温度计测量水温。
3、热敏电阻在40℃时,因为R T=R1,R3=R2,电桥平衡,微安表指示为零。
4、测量时,观察水银温度计,从40℃开始到80℃为止,每隔5℃读取微安表的指示值并与水银温度计的值比较。
升降温各测一次。
3、温度校正1、用改装后的热敏电阻温度计测量多次不同温度的热水的温度,从40℃到80℃水银温度计每隔4℃读取一个对应温度下热敏温度计的指示值,分别记下用水银温度计和热敏温度计测的数据,将水银温度计测出的热水温度作为标准值。
2、根据测得的数据绘制出温度校正曲线图。
作图时以热敏温度计的指示值作为横坐标轴,以偏差作为纵坐标轴。
4、注意事项:1、接通电源前,电阻箱须调到预计值,以防通过检流计的电流过大,损坏检流计。
2、B、G开关应短时间接通(一般以3秒为宜),通电时间长会导致电阻发热,引起阻值变化,接通时间过短会使测量数据误差过大。
3进行试验时动作要迅速,以防水温发生变化,导致试验误差过大。
五、试验数据处理与分析1、试验数据记录表1电阻—温度特性测定数据表表2 温度校正数据表2、数据处理1、根据表一的数据绘制热敏电阻的电阻—温度特性曲线图。
2、根据表2的数据绘制温度校正曲线图。
试验结果:改装后的热敏电阻温度计能较为准确的测出改装范围内的水温,但某些点的误差较大。
思考题:如何才能提高改装热敏电阻温度计的精确度?答:用电桥测量热敏电阻的阻值时,应迅速找出平衡点、缩短测量时间;适当选定测量温度的间隔。
具体方法为:要测热敏电阻在某一温度时的电阻时,在水温接近这点时先调电桥平衡,待水温达到需要的温度时再进行微调即可。
心得体会:通过实验,我觉得做好一个实验不仅要有扎实的理论基础,也必须具备一定的动手能力。
同时做好一个实验也要有耐心。
通过本次实验,我对热敏电阻的温度特性和惠斯通电桥原理及其运用有了进一步的了解。
并学会了如何运用热敏电阻改装成温度计。
通过试验我还发现了以下一些问题:1、测量时操作一定要迅速,否则测出的数据误差较大。
2、热敏温度计的阻值较低,通过桥式电路的电流比较大,接通时间过长会引起实际温度的变化,因此,用电桥法测量热敏电阻阻值时,应迅速找出平衡点,缩短测量时间。
具体方法为:要测热敏电阻在某一温度时的电阻时,在水温接近这点时先调电桥平衡,待水温达到需要的温度时再进行微调即可。
3、接通桥路中的B,G开关时间不宜过长也不宜过短,一般按下3秒左右,接通时间过短不能确保电桥是否已经平衡,接通时间过长会导致电阻发热,引起阻值变化。
4、最重要的是最低温度(40℃)和最高温度(80℃)时的观测数据,若不测出它们就无法准确的进行定标和分析。