用非平衡电桥测量电阻温度系数.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流用非平衡电桥测量电阻温度系数.精品文档.用非平衡电桥测量电阻温度系数实验目的1、掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法3、了解铜电阻和热敏电阻温度系数的差异，掌握非平衡电桥测量温度的方法。实验原理非平衡电桥的原理图如图图1所示。 图 1非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调节R3使I0=0，从而得到 ，非平衡电桥则是使R1、R2、R3保持不变，RX变化时则U0变化。再根据U0与RX的函数关系，通过检测U0的变化从而测得RX。由于可以检测连续变化

2、的U0，所以可以检测连续变化的RX，进而检测连续变化的非电量。（一） 非平衡电桥的桥路形式 1、等臂电桥 电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0。 2、卧式电桥也称输出对称电桥 这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R1= R3，R2= RX0，但R1R23、 立式电桥也称电源对称电桥 这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即 R1=R2 RX0=R3 但R1R34、 比例电桥 这时桥臂电阻成一定的比例关系，即R1=KR2，R3=KRX0或R1=K R3，R2=K RX0，K为比例系数。实际上这是一般形式的非平衡电桥。（二）非平衡

3、电桥的输出电压输出的情况下RL，所以有 (1) 令Rx=RX0+R，Rx为被测电阻，R为电阻变化量，RX0为其初始值，此时电桥平衡，有那么 (2)上式就是作为一般形式非平衡电桥的输出与被测电阻的函数关系。特殊地，对于等臂电桥和卧式电桥，R2= RX0 (2)式简化为(3)被测电阻的R RX0时，(3)式可简化为 (4)这时U0与R成线性关系（三）铜电阻和热敏电阻随温度变化关系1、铜电阻一般来说，金属的电阻随温度的变化，可用下式描述： Rx=RX0（1+t+t2） (5)如铜电阻传感器RX0=50 （t=0时的电阻值） =4.289 10-3 / =-2.13310-7 / 一般分析时，在温度不

4、是很高的情况下，忽略温度二次项t2，可将金属的电阻值随温度变化视为线性变化。2、热敏电阻热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述： (6)式中A是与材料性质的电阻器几何形状有关的常数。B为与材料半导体性质有关的常数，T为绝对温度。当T=T1时有：lnRT1= lnA+B/T1；当T=T2时有：lnRT2= lnA+B/T2 (7) (8)实验内容及步骤1、首先将电调连接成单臂单桥，连接方法如图2所示。将1、2、3端钮用短导线连接， 8、9两端钮也用短导线连接。被测电阻Rx接至7、8两接线端钮。首先将DHW-1型温度传感实验装置的热敏电阻端接到单电桥测量。图2 单桥的连接方法 注意，在本电

5、桥上，R1、R2的选择可以是1011.11K的任意值，倍率也可由自己任意选择，习惯上为方便操作及计算，R1、R2常选10、100、1K、10K等值。2、先后按下G、B按钮，调节R3电阻，直至数显表头指示为零，这时表示电桥已经平衡，如果灵敏度太低，可将工作电源由3V加到6V或9V。3、被测电阻值：调节控温仪，使热敏电阻升温。每隔一定温度，测出，并记下相应的温度t于表1。4、根据表1测得的数据，绘制曲线，并求得A= 和B= ，注意这里的T=（273+t）K5、打开风扇降温，选择一个起始温度，将DHW-1型温度传感实验装置的铜电阻端接到单电桥测量。6、调节控温仪，使铜电阻升温，根据数字温控表的显示温度，读取相应的电桥输出U0。7、根据电桥的测量结果作RXt曲线，试与前一曲线比较，观测用两种方法来测量温度的区别。数据处理表 1 热敏电阻随温度的变化关系温度（）热敏电阻RX表 2 铜电阻随温度的变化关系温度（）（mV）R铜电阻RX注意事项1、电桥使用时，避免将R1、R2，R3同时调到零值附近测量，这样可能会出现较大的工作电流，测量精度也会下降。2、选择不同的桥路测量时，应注意选择合适的工作电源。3、仪器使用完毕后，务必关闭电源。思考题1、非平衡电桥与平衡电桥有何异同？2、热敏电阻的U0与T的关系是非线性的，显示和使用不是很方便，实际使用中需要对热敏电阻进行线性化，试提出一种线性化的方法。