金属电阻温度系数的测定
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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。