金属丝电阻温度系数的快速高精度测量文献综述

 2021-10-21 17:20:34

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文献综述比较法是物理学和实际测量中常用的方法.电桥是比较法的一个应用实例.在电磁学基本量的测量、自动调节控制和非电量转化为电学量测量中均有广泛应用.单臂电桥的最具有代表性的例子为惠斯通电桥.它使用方便、灵敏度高且结构简单.随着科学技术的发展,惠斯通电桥也被广泛地应用于实际生活中,可以更准确地测量杨氏模量,获得精确度更高的称重传感器,以及在医学诊断与检测仪器中发挥重要作用,而其作为测量金属电阻温度系数也是一个很有前景的方向;作为测量金属丝电阻温度的方法之一,惠斯通电桥有着巨大的优势,电桥是一种运用比较法测量物理量的仪器。

按电流性质来分,可以分为直流电桥和交流电桥,其中直流电桥主要用于电阻阻值的测量,可以分为单臂和双臂电桥。

惠斯通电桥是属于单臂电桥的一种,其主要的特点是结构不复杂,应用于准确和灵敏度要求较高的电学实验场合。

电阻作为金属的一种重要的性质,对金属电阻的精确测量,不仅可以分析其性质,同时也对理解金属中电子与晶格的相互作用,从而加深对金属中电子行为的理解。

目前常见的对金属电阻的测量方式比较多,如伏安法等,但是测量金属电阻随温度的演化行为,还存在不少的困难,比如需要昂贵的设备,测量速度较慢等。

采用惠斯通电桥和自制的可控加热装置有机结合,实现对金属电阻丝随温度进行快速精确的测量是一种非常不错的方法。

通过查阅文献,我首先了解了惠斯通电桥的原理图1是惠斯通电桥的工作原理电路图.图中,Rx代表的是待测电阻.R1, R2阻值提前设定,R0的阻值可调.这四个电阻构成惠斯通电桥的四个桥臂.判断电桥平衡与否的依据是看检流计的指针是否指零,实验中我们的做法调节R0的电阻值,通过改变电压分配的办法使C,D两点电势相。

结论:Rx=R1R2R0如果电桥满足上述关系式,就说它处于平衡状态.同样地,如果说电桥已经平衡了,那么它一定符合这两个关系式.一般情况下,R1R2R0表示的是我们已经知道的电阻,而Rx的阻值是我们要求的.惠斯通电桥的灵敏度:在测试过程中判断一个电桥有没有平衡,普遍的做法是看检流计有没有偏转.但因为检流计也不是完全精确的,它也会受到自己本身灵敏度的限制.这样可能出现检流计的指针虽然指零了,但在实际电路中还会有较小的电流流过的情况.如果某电路中通过检流计的电流比它的极限检测能力还要小的时候,那么指针的偏转是看不出来的.所以人们想到用电桥灵敏度S来处理这个问题.把它定义为:在电桥平衡的时候,检流计指针的偏转△n与对应桥臂阻值的单位相对变化的比值,惠斯通电桥测量阻值的误差分析:惠斯通电桥的误差主要由以下几个方面的原因引起:CD组成桥臂的电阻会有基本误差,然后引起了待测电阻Rx的测量误差.C2)由检流计的灵敏度所引起的误差.C3)由电桥比例臂自身误差以及电桥某臂存在热电势而引起的系统误差.后两种系统误差可以通过交换法消除.例如,电桥的两个比例臂阻值相差太多或阻值不准确,可以将R1和R2两桥臂交换.或者把电源的两极性互换,分两次测量,然后求这两次测量的结果的平均值.实验表明:所有纯金属的电阻率都随温度的升高而增大,当温度不太低时,电阻率P与温度间近似地存在线性关系:P= Po(1 at)式中t表示摄氏温度,P0表示0 度时电阻率,P表示t 度时电阻率,。

称为材料的电阻温度系数。

一般而言,不同材料的电阻温度系数不同。

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