非平衡電橋溫度計的設計
溫度是一熱學量,它的電測法主要是利用電磁參量隨溫度變化的定量關系進行的 . 本實驗通過非平衡電橋組成電阻溫度計,是電橋原理在生產實際中的一個應用實例 . 它和電阻配合可以電學量轉化為電學量,這樣在實踐應用中便于自控和遙測,為工業自動化創造了有利條件 .
【預習要求】
1.復習實驗七:電橋法測電阻 .
2.從理論上推導非平衡電橋的輸出電壓大小與溫度的關系 .
【實驗目的】
1.掌握電阻溫度計測量溫度的基本原理和方法 .
2.學習采用非平衡電橋測非電量的標定方法 .
【實驗儀器】
銅電阻,鉑電阻,標準電阻箱,穩壓電源,非平衡電橋裝置 (在這個裝置中除了R t 和電源E以外已經把所有元件都已接好),溫度計,電熱杯
【實驗要求】
1.根據非平衡電橋原理和銅電阻(或鉑電阻)的電阻特性,估算非平衡電橋裝置中電阻大小和微安表的內阻及量程,再和實際測出的參數對比.
2.用銅電阻(或鉑電阻)和非平衡電橋組裝成溫度計,并對其進行校準,畫出校準 曲線 .
【實驗提示】
已知在 0~100℃范圍內銅電阻體的阻值隨溫度變化的關系為:
式中 R0 、 Rt 分別為 0 ℃和 t ℃時的電阻值, A 、B 為溫度系數(出廠時廠家會給定).利用金屬的這種性質來測量介質溫度的儀器稱為電阻溫度計,它一般是由銅電阻體和不平衡電橋組合而成 . 由于銅電阻的電阻值是溫度的函數,測出電阻就可以確定對應的溫度,所以這種方法的實質就是測電阻 . 但是如果每測一次電阻從表上查一次對應的溫度,仍然不十分方便,為使溫度測量能連續進行,即從電表表面刻度讀數連續地反應出溫度的變化,一般采用非平衡電橋來實現,其電路如圖 32-1 所示 .其原理是:當電橋的四個橋臂上電阻配合 適當 ( 一般 R 2 = R3)電橋可以達到平衡,此時電流表上無電流通過 . 一旦當其中銅電阻 R l 隨溫度改變而阻值隨之發生變化時,從而使電橋偏離平衡,電流表中將有電流流過 .如果電源電壓保持不變,那么一定溫度 t 對應一定 的 R t ,而 Rt又對應一定的 I t 即為相應的電表偏轉量 .所以表中通過的電流強度就直接與溫度變化有關 . 這樣由于測試變化引起的橋臂 R t 電阻值的變化可以直接由電表指針偏轉大小來決定.只要事先對電表進行標定,就可以根據電流表的讀數來表示測量溫度的大小 .
【思考題】
1.為什么可以用銅電阻做成溫度計?
2.電阻溫度計是怎樣定標的?
3.在實驗中,由于條件限制不能得 到 0 ~ 100 ℃ 溫度范圍,你會如何制作?
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