天津理工學院學院化學實驗報告院（系）材料大學專業班級成績姓名學號實驗臺號實驗時間年月日，第周，禮拜第節班主任簽字實驗名稱熱敏內阻濕度計的設計班主任評語實驗目的與要求：1）把握內阻體溫計檢測體溫的基本原理和技巧。2）設計和組裝一個熱敏內阻體溫計。主要儀器設備：穩壓電源，自制電橋盒（如右右圖所示），直流雙臂電橋箱和熱敏內阻感溫原件等。實驗原理和內容：熱敏內阻體溫計的工作原理因為熱敏阻值的電阻具有隨氣溫變化而變化的性質，我們可以將熱敏內阻作為一個感溫原件，以電阻的變化來彰顯環境濕度的變化。而且電阻的變化量以直接檢測的方法獲得可能存在較大的偏差，因而要將其轉化為一個對外部條件變化愈發敏感的化學量；本實驗中選擇的是電壓，通過電橋可以將內阻電阻的變化轉化為電壓（電流）的變化。電橋的結構如下圖所示，R1、R2、R3為可調節內阻，Rt為熱敏內阻。當四個內阻值選擇適當時，可以使電橋達到平衡，即AB之間（微安表頭）沒有電壓流過，微安表指零；當Rt發生變化時，電橋不平衡，AB間有電壓流過，可以通過微安表讀出電壓大小，因而進一步表征氣溫的變化。-1-當電橋不平衡時，可以勾畫成如右邊的電路圖。
按照基爾霍夫定理和R1=R2的條件，才能求得微安表在非平衡狀態下的電壓表達式：2Rt)Ucd(gR3RtR12Rg2R3Rt式中，Ucd為加載在電橋兩端的電流，Rg為微安表頭的電阻值。可以看到大學物理實驗熱敏電阻，為使Ig為相關于Rt的單值函數，R1、R2、R3和Ucd必須為定值，而其訂制的大小則決定于以下兩個誘因：1）熱敏內阻的內阻-氣溫特點。2）所設計的體溫計的測溫上限t1和測溫下限t2。步驟與操作方式：體溫計的設計（1）測出所選擇的熱敏內阻Rt-t曲線（或由實驗室給出）。（2）確定R1、R2、R3的電阻。具體方式如下：該實驗中，t1=20℃，t2=70℃,對應Rt-t曲線可以得到Rt1和Rt2；Rg由實驗室給出，Ucd取值為1.3V，由微安表面板上可讀出I=50μA。gm按照電橋關系，有R1=R2，R3=Rt1，Rt=Rt2，Ig=Igm；再將以上量代入關系式：R1R2Ucd(12Rt2)2(RgRt1Rt2)，估算得到IgmRt1Rt2Rt1Rt2R1和R2的值。
室溫計的調試（1）將面板上的開關扳向上方，將R1和R2調節到方才的估算值以后，保持不變。（2）將微安表接入電路，Rt先用一個四位旋鈕式的內阻箱取代接入E、D兩點，并鏈接其余電路和電源。3）將內阻箱調至Rt1的估算值，打開電源，調節R3使微安表指零，此時R3調節完畢，有R3=Rt1。-2-4）將阻箱至Rt2，之后R，使微安表偏，Ucd完。體溫的定（1）阻箱，使其阻分敏阻在25℃，30℃，35℃??65℃一系列氣溫下的阻，并微安表的指位置。（2）除去阻箱，接通R4，R4阻，使微安表偏，此有R4=Rt2，完。（3）最后將面板開關扳向上方使敏阻接入路ED兩點，此敏阻氣溫制做成功。體溫的量（1）首先斷掉敏阻Rt，接通源察微安表是否偏；若果不偏R4使其偏，以校正體溫。（2）重新將敏阻接入路中，之后將其插入盛水的杯中，量溫度。溫度通控溫改，比敏阻氣溫得的數據和控溫上示的氣溫，并數據。
-3-數據記錄與處理：在實驗中獲得的數據如下：（1）初始固定數據t1=20℃,Rt1=4200Ω;t2=70℃,Rt2=875ΩRg=3.94kΩ,Igm=50μA,Ucd=1.3VR3=Rt1=4200Ω代入公式得到R1=R2=7706Ω（2）體溫計的定標數據T(℃)g(μA)0.05.112.218.024.929.833.838.243.047.150.0R(Ω)（3）實際體溫檢測數據控溫儀顯示氣溫T=40.9℃，微安表讀數Ig=24.9μA結果與剖析：（1）t-Ig表如數據記錄部份中表格所示。（2）按照如上所示的t-Ig關系表，勾畫成如下的數據點圖，并進行指數型的擬合：℃//μAT=21.777e0.0239I而且可以得到該曲線的擬合多項式T21.777e0.0239I-4-（3）按照列表的數據，描畫出微安表的表度盤示意圖如下：（4）估算實際氣溫與所測溫度的比率偏差：已知實際氣溫為40.9℃時，微安表的示數為24.9μA；由t-Ig數據表可以得到，該電壓對應的體溫檢測值為40℃;則檢測值與真實值的百分偏差為T%TT0*100%40.940*100%2.25%T040討論、建議與指責：（1）由實驗數據與結果可見，自行設計的體溫計的檢測結果與實際氣溫存在一定的偏差，其緣由可能有一下幾點導致：A）內阻調節不精確。
用平衡電橋箱調節阻值時，因為微安表靈敏度很大，表針搖晃，讀數不穩定，所以調節所得到的R1和R2與估算值之間存在一定的偏差；調節R3和R時，微安表的讀數偏差也會造成這兩個內阻的調節偏差出現。B）電路中的接觸內阻。該實驗電路為中學生自行聯接，因為實驗儀器常年使用，各接觸點存在氧化，銹蝕的情況，可能會造成有接觸內阻，因而造成電橋電路的參數與理論值出現誤差，從而導致實驗偏差。C）熱敏內阻的儀器結構。本實驗所用的熱敏內阻是套在玻璃管內再放入幅射加熱器中的，這可能會造成熱敏內阻所處的環境濕度與加熱器所顯示的內部體溫不一致，因而造成檢測偏差。D）實驗者操作導致的偏差。因為熱敏內阻連線較短，故進行實驗時，不得不將電橋盒拿在手里進行讀數；實驗中發覺，手的抖動會導致微安表頭的讀數不穩定，這也是導致實驗結果存在誤差的緣由之一。-5-（2）按照本實驗的原理進行引申，因而推論出，使用非平衡電橋也可以檢測阻值。觀察數據記錄部份的t-Ig表，可以看見有一組R值沒有被使用。而R和Ig之間也存在一定的關系，將各個數據對（R，Ig）表現在平面座標上后，在通過回歸模擬得到R-Ig關系等式，便達到了用電壓值來表現內阻值的目的，因而可以通過讀取微安表讀數Tg檢測內阻值。
（檢測時，將熱敏內阻Rt替換成待測內阻Rx即可）（3）關于本實驗的感受與建議。a)由本實驗的原理上，我學到了一種實驗思想，即通過準確的可以檢測的量來表示另一個不可精確檢測的量；本實驗中即使用電壓來表現內阻值的變化，進一步表現氣溫的變化。借助某一些原件的自身性質還能隨外界某種環境誘因的變化而變化的特性，便可以制做某種特定的儀器來達到這些“不變檢測的化學量向以便檢測的化學量轉化”的檢測思想，這在許多實驗設計，乃至生產實際應用中，都是有一定意義的。b)從實驗操作的過程中我認識到了實驗電路聯接細致的重要性。本實驗中電路聯接錯誤或則聯接中存在接觸不良等現象，就會造成最終檢測結果存在較大的誤差甚至造成實驗未能完成；因而說明了電路聯接的正確性在涉及電方面內容的實驗中的重要性，這是不容忽略的，實驗中可能只是造成結果錯誤，而實際生產中的接線錯誤則可能造成車禍。c)對本實驗的改進是，一方面延長熱敏內阻的接線，使操作時不用將電橋箱端上去，因而去除搖晃對讀數的影響；另一方面借鑒實驗9《溫度傳感器技術》的實驗裝置，將熱敏內阻固定到幅射加熱器中大學物理實驗熱敏電阻，以確保熱敏內阻處于符合條件的熱環境中而且傳質良好。以上兩種改進均有利于降低實驗的偏差。-6-
