在特定温度(例如室温)下预先调整天平,使不平衡电桥的输出电压仅与所测电阻的变化成比例,以方便实验数据处理。对于实验精度,影响很小。
不平衡桥和动力桥都是处于不平衡状态的单臂桥的工程应用。当外部温度,压力和其他物理量发生变化时,相应的电阻传感器的电阻值也会发生变化,并且电桥平衡。
该状态变为不平衡状态。通过测量由零表仪器测量的电压(或电流)的变化,可以测量电阻传感器的电阻值的变化,从而间接测量传感器相应物理状态的变化。
使用DHQJ-5电桥时,其操作步骤与单臂电桥(惠斯通电桥)基本相同,但测量目的和测量方法却大不相同。
扩展资料:
非平衡电桥实验操作注意事项:
1、接线时要小心。在打开电源之前,请仔细检查接线。如果电源由于短路而进入保护状态,则必须切断电源,关闭电源,检查接线,然后再次打开电源开关。
2、电源电压大约等于3V。无需调整至3V。应使用数字万用表的直流万用表测量电源电压。
3、因为没有合适的可变电阻器,所以暂时不使用限流保护电阻器。
4、调整电桥平衡并观察不平衡电桥的输出特性时,如果发现输出电压和电阻箱显示值之间的变化与原理不符,如果电路中没有问题,请报告讲师,未经允许,您不得交换组件。
5、万用表打开时,如果出现方形电池符号,则表示万用表的电池电压过低,请向老师报告。万用表不得使用背光以避免电池损耗。测量直流电压时,万用表使用v / Q插孔和COM(公共负极)插孔。
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, 。 对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。
为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有 (1—3) 上式表明 与 呈线性关系,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值, 以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。 热敏电阻的电阻温度系数 下式给出 (1—4) 从上述方法求得的b值和室温代入式(1—4),就可以算出室温时的电阻温度系数。
热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。
当负载电阻 → ,即电桥输出处于开 路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。
若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4→R4+△R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为: (1—5) 在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , ,且 ,则 (1—6) 式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1—6)运算可得△R,从而求的 =R4+△R。 3、热敏电阻的电阻温度特性研究 根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。
根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。 表一 MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性 温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 表二 非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4 热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4 0.0 -12.5 -27.0 -。
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