电子温度计的设计与实现
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摘要：用非平衡电桥发测量温度，利用温度变化改变电阻的阻值来测量温度。

关键词：温度电流非平衡电桥
一、引言
禾U用温度传感器和电阻配合，将温度这一热学量转换为电学量，便于测量温度。

二、实验任务
1.利用实验室提供的仪器和用具测量铂电阻和热敏电阻的温度特性。

2.在实验室提供的仪器中选择合适的仪器，设计一个由铂电阻作为传感器的电子温度计其
测温范围为20:100C,要求用非平衡电桥桥端电压为毫安级，电流为微安级。

3.对温度计进行标定。

三、实验仪器
直流稳压电源（1个），铂电阻传感器（1个），直流电桥（1个），数字万用电表（1个），微安表（1个），伏特表（1个），检流计（1个），水银温度计（1个），标准电阻箱（3个），NLKW-型智能型控温试验仪（1个），导线若干，开关（1个）。

四、实验原理
（一）铂电阻温度计
物质的电阻率随温而变化的现象称为热电阻效应。

在一定温度范围内，可以通过测量电
阻值的变化而进行温度变化的测量。

将平衡电桥中的待测电阻换成一个电阻型传感器。

先调节电桥平衡，当外部条件改变时，传感器的阻值会发生相应变化，使电桥失去平衡，电桥两端的电压随之改变。

由于桥路的非平衡电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此可以通过测量非平衡电压检测外界物理量的变化。

使用非平衡电桥测量铂电阻温度系数的电路如图1所示，R i, R2为固定电阻，组成比例电阻；R p为可调电阻，用作平衡电阻；R t为铂电阻；U out为非平衡电桥的输出电压。

当输出电压一定时非平衡电桥桥路的输出电压U out为
U out=[Rt/（R I+R T）-R P/（R2+R P）]E
令l i=E/（R 什R t）
l2=E/（R2+R p）
贝V有U out=I i R t-l2R p
如果R I=R2，且R i?R t,R2?R p,则有l i~ I2
U out=l 1 （R t -R p）
另R p取铂电阻在室温时的阻值R p,代入上式，则有
U out=I i R o A△ T=i/2IR 0A△ T
令i⑵R o A=imA，调零时，室温时电压等于电流示数，
则电压等于所测温度
（二）热敏电阻温度计
实验用惠斯登电桥，接线如图2所示，AB是一根粗细均匀的电阻丝，被放置于im长的米尺上，图中斜线部分是导体片，电阻可略，R，是保护电阻，保护微安表，C是滑动触头，兼开关作用，按下时检流计支路才通，接入待测电阻R x与标准电阻R s后，适当调节触头C 的位置，使检流计指零，此时，AC段电阻为R仁CB段电阻为R2，由电阻定律，
得R i/R2=L i/L2
式中L i, L2分别为AC段和BC段电阻丝长度。

于是有R x= （L i/L2）*R s
式中R s由标准电阻箱读出。

图i 图2
五、实验内容
（一）铂电阻温度计
i•按图i连接线路，取R i=R2=9k Q,电源电压U=3V，用万用表测量电流。

2•将铂电阻传感器放入加热井（此时不要加热），在T为室温时（从控温仪面板上读出
室温），调节电桥平衡，记录T,U out和R p数值，并校准，使电流表显示数值等于室温。

3•根据需要温度，设置好加热井温度（具体方法参见实验仪器介绍），待温度稳定时记录T,用数字万用电表测量U out，测量温度范围从35 C至i00 C,每隔5C取一个点。

（二）热敏电阻温度计
i •按图2连接线路，取R i=R2=9k Q 0
2•将检流计换成微安表。

将R x换成标准电阻箱，电阻为热敏电阻室温时的电阻，R s为
3•根据需要的温度，设置好加热井温度(具体方法参见实验仪器介绍) ，待温度稳定时记录T,并计录微安表的值，测量温度范围从35C至80C，每隔5C取一个点。

六、数据处理和分析
处理结果：
(一)
U out=[Rt/(R I+R T)-R P/(R2+R P)]E
l i=E/ ( R 什R t)
I2=E/ (R2+R p)
贝V有U out=l i R t-bR p
如果R I=R2，且R i?R t,R2?R p,则有I2
U out=l 1
(
R t -R p)
另R p取铂电阻在室温时的阻值R p,代入上式，则有
U out=l i R o A △ T=1/2IR 0A △ T 令1⑵R o A=1mA，调零时，室温时电压等于电流示数，
则电压等于所测温度
（二）（需手工画）
七、实验误差分析
（一）系统误差
（1）由于仪器本身精度问题引起的误差
（2）由于环境引起的误差
（3）由实验理论引起的精度误差
（二）偶然误差
（1）由于温度未完全稳定时度数引起的误差
（2）作图误差
（3）惠斯登电桥触点不准确引起的误差
（4）。