非平衡电桥温度计的设计
温度是一热学量,它的电测法主要是利用电磁参量随温度变化的定量关系进行的 . 本实验通过非平衡电桥组成电阻温度计,是电桥原理在生产实际中的一个应用实例 . 它和电阻配合可以电学量转化为电学量,这样在实践应用中便于自控和遥测,为工业自动化创造了有利条件 .
【预习要求】
1.复习实验七:电桥法测电阻 .
2.从理论上推导非平衡电桥的输出电压大小与温度的关系 .
【实验目的】
1.掌握电阻温度计测量温度的基本原理和方法 .
2.学习采用非平衡电桥测非电量的标定方法 .
【实验仪器】
铜电阻,铂电阻,标准电阻箱,稳压电源,非平衡电桥装置 (在这个装置中除了R t 和电源E以外已经把所有元件都已接好),温度计,电热杯
【实验要求】
1.根据非平衡电桥原理和铜电阻(或铂电阻)的电阻特性,估算非平衡电桥装置中电阻大小和微安表的内阻及量程,再和实际测出的参数对比.
2.用铜电阻(或铂电阻)和非平衡电桥组装成温度计,并对其进行校准,画出校准 曲线 .
【实验提示】
已知在 0~100℃范围内铜电阻体的阻值随温度变化的关系为:
式中 R0 、 Rt 分别为 0 ℃和 t ℃时的电阻值, A 、B 为温度系数(出厂时厂家会给定).利用金属的这种性质来测量介质温度的仪器称为电阻温度计,它一般是由铜电阻体和不平衡电桥组合而成 . 由于铜电阻的电阻值是温度的函数,测出电阻就可以确定对应的温度,所以这种方法的实质就是测电阻 . 但是如果每测一次电阻从表上查一次对应的温度,仍然不十分方便,为使温度测量能连续进行,即从电表表面刻度读数连续地反应出温度的变化,一般采用非平衡电桥来实现,其威廉希尔官方网站
如图 32-1 所示 .其原理是:当电桥的四个桥臂上电阻配合 适当 ( 一般 R 2 = R3)电桥可以达到平衡,此时电流表上无电流通过 . 一旦当其中铜电阻 R l 随温度改变而阻值随之发生变化时,从而使电桥偏离平衡,电流表中将有电流流过 .如果电源电压保持不变,那么一定温度 t 对应一定 的 R t ,而 Rt又对应一定的 I t 即为相应的电表偏转量 .所以表中通过的电流强度就直接与温度变化有关 . 这样由于测试变化引起的桥臂 R t 电阻值的变化可以直接由电表指针偏转大小来决定.只要事先对电表进行标定,就可以根据电流表的读数来表示测量温度的大小 .
【思考题】
1.为什么可以用铜电阻做成温度计?
2.电阻温度计是怎样定标的?
3.在实验中,由于条件限制不能得 到 0 ~ 100 ℃ 温度范围,你会如何制作?
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