[发明专利]一种利用非平衡电桥设计电阻温度计的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理实验装置，具体是涉及一种利用非平衡电桥设计电阻温度计的实验装置。

背景技术

温度的测量与控制在我们的日常生活及生产、科研中有广泛的应用，例如，火警报讯器、恒温烘箱、电冰箱等。在这些应用装置中，常常是电信号被“加工”以后去控制执行机构工作的。但在“加工”之前，首先必须把由被控系统给出的温度信号转换为相应的电信号，温度传感器就是执行这一任务的器件。半导体热敏电阻是一种阻值随温度改变发生显著变化的敏感元件，在工作温度范围内，阻值随温度升高而增加的称为正温度系数(Positive Temperature Coefficient简称PTC)热敏电阻，反之称为负温度系数(Negative Temperature Coefficient简称NTC)热敏电阻。热敏电阻具有体积小、反应快、使用方便等优点，通过热敏电阻，可以把温度及其变化转换成电学量或电学量的变化加以测量。所以，它被广泛应用于工、农、医、交通、军事、科研等各个领域的温度测量及控制工作中。

直流电桥是一种精密的电学测量仪器，可分为平衡电桥及非平衡电桥两类。平衡电桥是通过调节电桥平衡，将待测电阻与标准电阻进行比较得到待测电阻的大小，如惠更斯电桥、开尔文电桥等都是平衡式直流电桥。由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量。随着测量技术的发展，电桥的应用不再局限于平衡电桥的范围，非平衡电桥在非电量的测量中已得到广泛应用。实际工程和科学实验中，待测量往往是连续变化的，只要能把待测量同电阻值的变化联系起来，便可采用非平衡电桥进行测量。将各种电阻型传感器接入电桥回路，桥路的输出电压就能反映出桥臂电阻的微小变化，因此，通过测量非平衡电桥的输出电压就可以检测出待测量的变化，如温度、压力、湿度等。

利用非平衡电桥设计电阻温度计的实验是物理实验中一个常见的实验项目，它是一个比较典型的非平衡电桥应用实例，是市场上各类数字温度计的雏形，具有一定的实用价值。

目前利用非平衡电桥设计电阻温度计的实验装置主要存在以下不足：

其一，非平衡电桥的桥臂一般采用固定步进量、一定档位的单盘变阻器，阻值可调范围比较小，很多情况下不能同热敏电阻相适应，使设计的温度计灵敏度比较低，影响实验效果。

其二，加热源温度控制器一般是电源加热，风扇冷却，以空气作为传热物质，受热不均匀，测量范围一般只能是室温或高于室温，无法对低于室温的情况进行研究，使设计的温度计测量范围受到限制。

其三，电桥输出电压大小不易调节，很难使设计的温度计显示的数值正好为待测物体的摄氏温度值。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提出一种利用非平衡电桥设计电阻温度计的实验装置，该装置采用可调桥臂电阻作为非平衡电桥的桥臂，阻值可调范围大，可与各类热敏电阻相匹配，从而提高设计温度计的灵敏度。以液体作为传热物质，受热均匀，而且设计的温度计测量范围可以扩展至室温以下。电桥输出电压大小调节方便，容易使设计的温度计显示的数值正好为待测物体的摄氏温度值。