用热敏电阻测量温度

大学物理基础性实验 一级

实验简介

热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。本实验的目的是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。

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：

A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：

Rt是在温度为t时的电阻值。

惠斯通电桥的工作原理

如图所示：

大学物理基础性实验 一级

四个电阻R0，R1，R2，Rx组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx即可求出。

电桥灵敏度的定义为：

式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。

大学物理基础性实验 一级

实验内容

求电桥灵敏度

从室温开始，每隔5°C测量一次Rt，直到85°C。撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt。

求升温和降温时的各Rt的平均值，然后绘制出热敏电阻的Rt-t特性曲线。求出t＝50°C点的电阻温度系数。

作ln Rt ~ (1 / T)曲线，确定式(1)中常数A和B,再由（2）式求α (50°C时)。

实验重点

在升温时要尽量慢，即调压器输出要小些。升温过程中，电桥要跟踪，始终在平衡点附近。

思考题

如何提高电桥的灵敏度？

电桥选择不同量程时，对结果的准确度(有效数字)有何影响？