金属电阻温度系数的测定

金属电阻温度系数的测定

一、实验目的

1. 了解和测量金属电阻与温度的关系；

2. 了解金属电阻温度系数的测定原理；

3. 了解测量金属电阻温度系数的方法。

二、实验仪器

YJ-WH-II 材料与器件温度特性综合试验仪

三、实验原理

1. 电阻温度系数

各种导体的电阻随着温度的升高而增大，在通常温度下，电阻与温度之间存在着线性关系，可用下式表示

)1(0t R R α+= （1）

式中，R 是温度为t ℃时的电阻；R 0为0℃时的电阻，α称为电阻温度系数。

严格说，α和温度有关，但在0~100℃范围内，α的变化很小，可以看作不变。

2. 铂电阻

导体的电阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器。能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：

（1） 电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；

（2） 电阻率高，热容量小，反应速度快；

（3） 材料的复现性和工艺性好，价格低；

（4） 在测量范围内物理和化学性质稳定。目前，在工业应用最广的材料是铂铜。 铂电阻与温度之间的关系，在0~630.74℃范围内用下式表示

)1(20BT AT R R T ++= (2)

在-200~0℃的温度范围内

])100(1[320T C T C BT AT R R T ?-+++= (3)

式中，R 0和R T 分别为在0℃和温度为T 时铂电阻的电阻值，A 、B 、C 为温度系数，由

实验确定，A=3.90802×10-3℃-1，B=-5.80195×10-7℃-2，C=-4.27350×10-12℃-4。由式（2）

和式（3）可见，要确定电阻R T 与温度T 的关系，首先要确定R 0的值，R 0值不同时，R T 与T 的关系不同。目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R 0值有100Ω和500Ω两种，并将电阻值R T 与温度T 的相应关系同一列成表格，称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示。

铂电阻在常用的热电阻中准确度高，国际温标ITS-90中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033~961.78℃标准温度计使用，铂电阻广泛用于-200~850℃范围内的温度测量，工业中通常在600℃以下。

四、实验内容与步骤

1. 测Pt100的R-t 曲线

将Pt100插入恒温腔中，连接好电源线，打开电源开关，顺时针调节“温度粗选”和“温度细选”钮到底。打开加热开关，加热指示灯发亮（加热状态），观察恒温腔温度的变化，当恒温加热炉温度即将达到所需温度（50.0℃）时逆时针调节“温度粗选”和“温度细选”

钮使指示灯闪烁（恒温状态），仔细调节“温度细选”使恒温加热炉温度恒定在所需温度（如50.0℃）。用数字多用表200Ω档测出此温度时Pt100的电阻值。

2. 重复以上步骤，选择温度为60.0℃、70.0℃、80.0℃、90.0℃、100.0℃，测出Pt100在

上述温度点时的电阻值。

根据上述实验数据，绘出R-t 曲线。

3. 求Pt100的电阻温度系数

根据R-t 曲线，从图上人去相距较远的两点，t1-R1及t2-R2根据（1）式有：

)1(101t R R α+=

)1(202t R R α+=

联立求解得：

α=（R 2-R 1）/(R 1t 2-R 2t 1)

五、注意事项

1. 供电电源插座必须良好接地；

2. 在整个电路连接好之后才能打开电源开关。