河南省第二届物理实验竞赛校内选拔赛预赛选题实验内容用热敏电阻.docVIP

河南省第二届物理实验竞赛校内选拔赛预赛选题 实验内容： 用热敏电阻作为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为30.0~80.0℃ 要求： 设计方案包括实验原理、实验电路图、具体实验步骤以及实验中存在的可能性误差分析。 实验仪器参考： DHQJ-1型非平衡电桥、DHW-2型温度传感实验装置（含2.7KΩ热敏电阻） 仪器说明见QQ群文件：非平衡电桥（一）实验讲义及思考题。 （也可以自己设计选用其它仪器） 按照要求，完成物理实验竞赛预赛设计方案。 注意：下面内容需要双面打印，也可以来2号实验楼233办公室领取。 河南省第二届物理实验竞赛校内选拔赛预赛设计方案 设计题目： 学院： 班级： 姓名： 学号： 填表注意事项 实验题目自拟，突出实验的目的和本质，不应超过16个汉字。 方法原理。主要阐述实验设计思想，利用掌握的知识，查阅资料，写好实验实际中所应用到的原理。 所需仪器。详细列出完成实验所需要的合适的仪器。 测试步骤。根据实验原理和仪器，设计实验测量的过程，逐条写出，并绘制实验数据表格。 创新点。写出实验设计中具有创新理念的内容。 题目： 方法原理 所需仪器 测试步骤 创新点 附：非平衡电桥的应用（一） ——测金属电阻的温度特性 【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、用直流非平衡电桥测量铜电阻温度特性。 【实验仪器】 1、DHQJ-1型非平衡电桥、导线若干 2、DHW温度传感实验装置（铜电阻、热敏电阻）。 仪器结构及说明 DHQJ-1型非平衡电桥仪器面板见图1-1 图1-1 图1-1 DHW温度传感器实验装置仪器面板见图1-2 图1-2 1、测量值：显示器(绿) 2、设定值：显示器(红) 3、加数键(?)：在参数设定状态下，作加数键。4、减数键(?)：在参数设定状态下，作减数键。 5、设定键(S)：设定值：按设定键(S)，SV显示器一位数码管闪烁，则该位进入修改状态，再按S键，闪烁位向左移一位，不按设定键(S)8秒(即数码管闪烁8秒)自动停止闪烁并返回至正常显示设定值。 5-3、设定键(S)+加数键(?)：组合键设定PID参数。 5-4、设定键(S)+减数键(?)：组合键设定PID参数。 6-7、铜电阻输出端子。 8-9、热敏电阻输出端子。 10、加热电流输出插座。11、风扇电压输出插座。 12、加热炉信号输入插座。 13、加热电流调节电位器。14、加热电流输出控制开关。 15、加热电流显示屏。 DHW温度传感器实验加热装置结构图见1-3 图1-3 1、风扇开关 2、风扇电压输入插座 3、底座 4、风扇 5、隔离圆筒 6、测温传感器 7、测试圆铜块 8、加热器 9、被测传感器 10、隔离块 11、加热电流输入插座 12、信号输出插座 13、隔热层 仪器的电源、数字表、桥臂电阻R1、R2、R3以及RP电阻之间各自是相互独立的，按照电桥上的各自插座孔，通过连线组成桥路。 电桥的B按钮，内部已经与电源连接，用于接通桥路电源；电桥的G按钮，内部已经与数字电压表连接，用于接通数字电压表的通断。 RP电位器用于功率电桥时作为负载使用，调节范围0～10KΩ，与其串联有100Ω电阻。功率电桥实验时，只要将电压表接到该电阻上，即“IP测量端”便可测得电桥的输出电流；接到“UP测量端”便可测得电桥的输出电压。 【实验原理】 直流非平衡电桥 直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥(非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥)。平衡电桥需要工作在平衡态下,可以准确测量未知电阻(如单臂电桥)，测量精度很高,但平衡的调节要求严格,需要耗费一定的时间,非平衡电桥工作在非平衡态下,可测量任一桥臂上的物理量变化,实际生产技术中,往往有些待测量准确度要求不是很高,但需要连续快捷的测量。如:铁路桥梁的应力检测,产品质量检测及待测量的变化量等,尤其是传感器技术越来越广泛应用于各种非电学量测量、智能检测和自动控制系统中,在这种情况下,直流非平衡电桥就显示出了优势,这时电桥中某一个或几个桥臂,往往是具有一定功能的传感元件 这些元件的电阻值随待测物理量(如温度,压力)的变化相应改变,电桥处于非平衡状态，利用非平衡电桥可以很快连续测量这些传感元件电阻的变化,获得这些物理量变化的信息，因此，随各类传感器日新月异的发展,非平衡电桥的应用日益广泛。 非平衡电桥的原理图见图2。 图 2 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