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一、实验目的及要求
了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。 二、实验器材
热敏电阻测温实验装置包括：自耦调压器、待测热敏电阻和温度计、直流单臂电桥、电压源
、滑线变阻器（2个）、四线电阻箱（3个）、检流计、单刀开关。 有关器材的一些注意事项：
1.实验开始时，加热电压不宜太高。因为实验过程中，既要观察温度的变化，又要调节电桥平衡，操作有一定难度。待操作熟练后，可适当加大电压，让温度升高的快些。
2.实验完成后，一定要将电池按钮开。当电桥达到平衡时，检流计中电流为零。在使用检流计时，要注意保护检流计，不要让大电流通过检流计。
3.实验完毕后，为了保护检流计，请松开“电计”和“短路”按钮，并将档位旋钮打到“红点”位置。
三、实验原理
1.半导体热敏电阻的电阻—温度特性
热敏电阻的电阻值与温度的关系为：
A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：
Rt是在温度为t时的电阻值。
2.惠斯通电桥的工作原理,如图所示：
四个电阻R1，R2，R3，Rx组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测热敏电阻。
在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有Rx=(R2/ R1)·R3，(R2/ R1)和R3都已知，Rx即可求出。
电桥灵敏度的定义为：
式中△Rx指的是在电桥平衡后水烟Rx的微小改变量，△n越大，说明电桥灵敏度越高。
四、实验内容
1.用箱式电桥研究热敏电阻温度特性
(1)使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。
(2)线路连接好以后，检流计调零。
(3)调节直流电桥平衡。
(4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/R0)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。
(5)调节适当的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃
测量一次热敏电阻值Rt；再将自耦调压器输出电压值调为0V，使水慢慢冷却，降温过程中每隔5℃测量一次热敏电阻值Rt，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。
(6)根据测量结果，利用公式和，分别求取温度T趋于无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。
2.用自组式电桥研究热敏电阻温度特性
(1)按下图所示实验电路图正确连线。
直流电桥测电阻电路图
(2)线路连接好以后，检流计调零。
(3)调节直流电桥平衡。
(4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/R0)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。
(5)选择合适的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃测量一次热敏电阻阻值；再将自耦调压器输出电压值调为0V，在水温的从85℃下降到室温的过程中，每隔5℃测量一次热敏电阻阻值，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。
(6)根据测量结果，求取温度T趋于无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。
五、实验数据及分析
1.用箱式电桥研究热敏电阻温度特性
内容 | 1 | 2 | 3 |
电阻臂R0(Ω) | 4320 | 4320 | 4320 |
变化量ΔR0(Ω) | 170 | 330 | 510 |
偏转格数Δn0 | 1 | 2 | 3 |
电桥灵敏度 | 25.412 | 26.182 | 25.412 |
| | | |
电桥灵敏度根据公式S=△n/(△R0/R0)计算得到
最后的电桥灵敏度为三个值的均值 S = (S1 + S2 + S3) / 3 = 25.669
实验中选择的比例臂为1
温度值（单位℃） | 升温时热敏电阻值（Ω） | 降温时热敏电阻值（Ω） | 热敏电阻平均值（Ω） |
20 | 3800 | 3800 | 3800 |
25 | 3115 | 3105 | 3110 |
30 | 2530 | 2520 | 2525 |
35 | 2100 | 2040 | 2070 |
40 | 1700 | 1700 | 1700 |
芯片破解45 | 1440 | 1430 | 1435 |
50 | 1200 | 1180 | 1190 |
55 | 990 | 990 | 990 |
密集书架60 | 840 | 832 | 836 |
65 | 710 | 702 | 706 |
70 | 610 | 602 | 606 |
75 | 526 | 512 | 10658154 519 |
80 | 450 | 444 | 447 |
85 | 390 | 382 | 386 |
| | | |
由得lnR = lnA + B/T.将以上数据进行处理后绘成散点图，如下所示：
（其中横坐标为1/T,T的单位为开尔文，须注意单位的换算，纵坐标为lnR(t)，即以上表格中的最后一列）。
截距lnR∞=-4.3937,故T趋于无穷时热敏电阻的阻值R∞=0.012354931Ω，而热敏电阻的材料常数B = 3704.7K，再由公式可求得50℃时的电阻温度系数α为-0.035509782（单位为1/K）。
2.用自主式电桥研究热敏电阻温度特性
内容 | 1 | 2 | 3 |
电阻臂R0(Ω) | 6100 | 6100 | 6100 |
变化量ΔR0(Ω) | 240 | 490 | 760 |
偏转格数Δn0 | 1 | 2 | 3 |
电桥灵敏度 | 25.417 | 24.898 | 24.079 |
| | | |
电桥灵敏度根据公式S=△n/(△R0/R0)计算得到
最后的电桥灵敏度为三个值的均值 S = (S1 + S2 + S3) / 3 = 24.798
实验中选择的比例臂为1
温度值（单位℃） | 升温时热敏电阻值（Ω） | 降温时热敏电阻值（Ω） | 热敏电阻平均值（Ω） |
20 | 5000 | 5000 | 5000 |
25 | 4040 | 4040 | 4040 |
30 | 3290 | 3270 | 3280 |
35 | 2720csmate | 2660 | 2690 |
40 | 2200 | 2190 | 2195 |
45 | 1820 | 1810 | 1815 |
50 | 1550 | 1490 | 1520 |
55 | 1280 | 1240 | 1260 |
60 | 1070 | 1060 | 1065 |
65 | 900 | 900 | 900 |
70 | 770 | 760 | 765 |
75 | 650 | 650 | 650 |
80 | 560 | 560 | 560 |
85 | 480 | 480 | 480 |
| | | |
由竹炭纤维袜得lnR = lnA + B/T.将以上数据进行处理后绘成散点图，如下所示：
（其中横坐标为1/T,T的单位为开尔文，须注意单位的换算，纵坐标为lnR(t)，即以上表格中的最后一列）。
截距lnR∞=-4.3933,故T趋于无穷时热敏电阻的阻值R∞=0.012359874Ω，而热敏电阻的材料常数B = 3783.9K，再由公式可求得50℃时的电阻温度系数α为-0.036268919（单位为1/K）。
六、思考题
1.如何提高电桥的灵敏度?
答：①提高驱动电源电压
②增加变化的桥臂。
2.电桥选择不同量程时，对结果的准确度（有效数字）有何影响？
答：选取原则:
①应使电桥比较臂电阻旋钮尽量多地使用，获得最多有效数字，提高测量精度。
②一般情况下倍率的选取要使能读取四位有效数字。
如果不按照通电桥比率臂的倍率值的选取原则，测量结果会有误差，有效数字选取不够导致结果不准确。
七、总结与思考
本次虚拟仿真实验，个人认为操作难度主要在升温和降温时调节电桥平衡，若电压调得过小，升温过慢，容易失去耐心，而若调得过高，升温过快，可能还没把电桥调平衡就过了需要记录电阻值的温度，故掌控好升温的速度以及及时调节电桥平衡是实验的难点。顺便一提，在降温的时候不应该直接将电压调为0，那样降温过快，同样会导致没把电桥调平衡就过了需要记录电阻值的温度的情况。对于实验数据的处理，我用到了excel表格，通过输入数据和关系式我得到了需要的图表，有利于对数据的分析。本次实验还是存在对仪器不够熟悉导致实验过程较手忙脚乱的问题，所幸慢慢地来最后也都得到了正确的数据。
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