天津理工学院学院化学实验报告院（系）材料大学专业班级成绩姓名学号实验台号实验时间年月日，第周，礼拜第节班主任签字实验名称热敏内阻湿度计的设计班主任评语实验目的与要求：1）把握内阻体温计检测体温的基本原理和技巧。2）设计和组装一个热敏内阻体温计。主要仪器设备：稳压电源，自制电桥盒（如右右图所示），直流双臂电桥箱和热敏内阻感温原件等。实验原理和内容：热敏内阻体温计的工作原理因为热敏阻值的电阻具有随气温变化而变化的性质，我们可以将热敏内阻作为一个感温原件，以电阻的变化来彰显环境湿度的变化。而且电阻的变化量以直接检测的方法获得可能存在较大的偏差，因而要将其转化为一个对外部条件变化愈发敏感的化学量；本实验中选择的是电压，通过电桥可以将内阻电阻的变化转化为电压（电流）的变化。电桥的结构如下图所示，R1、R2、R3为可调节内阻，Rt为热敏内阻。当四个内阻值选择适当时，可以使电桥达到平衡，即AB之间（微安表头）没有电压流过，微安表指零；当Rt发生变化时，电桥不平衡，AB间有电压流过，可以通过微安表读出电压大小，因而进一步表征气温的变化。-1-当电桥不平衡时，可以勾画成如右边的电路图。
按照基尔霍夫定理和R1=R2的条件，才能求得微安表在非平衡状态下的电压表达式：2Rt)Ucd(gR3RtR12Rg2R3Rt式中，Ucd为加载在电桥两端的电流，Rg为微安表头的电阻值。可以看到大学物理实验热敏电阻，为使Ig为相关于Rt的单值函数，R1、R2、R3和Ucd必须为定值，而其订制的大小则决定于以下两个诱因：1）热敏内阻的内阻-气温特点。2）所设计的体温计的测温上限t1和测温下限t2。步骤与操作方式：体温计的设计（1）测出所选择的热敏内阻Rt-t曲线（或由实验室给出）。（2）确定R1、R2、R3的电阻。具体方式如下：该实验中，t1=20℃，t2=70℃,对应Rt-t曲线可以得到Rt1和Rt2；Rg由实验室给出，Ucd取值为1.3V，由微安表面板上可读出I=50μA。gm按照电桥关系，有R1=R2，R3=Rt1，Rt=Rt2，Ig=Igm；再将以上量代入关系式：R1R2Ucd(12Rt2)2(RgRt1Rt2)，估算得到IgmRt1Rt2Rt1Rt2R1和R2的值。
室温计的调试（1）将面板上的开关扳向上方，将R1和R2调节到方才的估算值以后，保持不变。（2）将微安表接入电路，Rt先用一个四位旋钮式的内阻箱取代接入E、D两点，并链接其余电路和电源。3）将内阻箱调至Rt1的估算值，打开电源，调节R3使微安表指零，此时R3调节完毕，有R3=Rt1。-2-4）将阻箱至Rt2，之后R，使微安表偏，Ucd完。体温的定（1）阻箱，使其阻分敏阻在25℃，30℃，35℃??65℃一系列气温下的阻，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）最后将面板开关扳向上方使敏阻接入路ED两点，此敏阻气温制做成功。体温的量（1）首先断掉敏阻Rt，接通源察微安表是否偏；若果不偏R4使其偏，以校正体温。（2）重新将敏阻接入路中，之后将其插入盛水的杯中，量温度。温度通控温改，比敏阻气温得的数据和控温上示的气温，并数据。
-3-数据记录与处理：在实验中获得的数据如下：（1）初始固定数据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）体温计的定标数据T(℃)g(μA)0.05.112.218.024.929.833.838.243.047.150.0R(Ω)（3）实际体温检测数据控温仪显示气温T=40.9℃，微安表读数Ig=24.9μA结果与剖析：（1）t-Ig表如数据记录部份中表格所示。（2）按照如上所示的t-Ig关系表，勾画成如下的数据点图，并进行指数型的拟合：℃//μAT=21.777e0.0239I而且可以得到该曲线的拟合多项式T21.777e0.0239I-4-（3）按照列表的数据，描画出微安表的表度盘示意图如下：（4）估算实际气温与所测温度的比率偏差：已知实际气温为40.9℃时，微安表的示数为24.9μA；由t-Ig数据表可以得到，该电压对应的体温检测值为40℃;则检测值与真实值的百分偏差为T%TT0*100%40.940*100%2.25%T040讨论、建议与指责：（1）由实验数据与结果可见，自行设计的体温计的检测结果与实际气温存在一定的偏差，其缘由可能有一下几点导致：A）内阻调节不精确。
用平衡电桥箱调节阻值时，因为微安表灵敏度很大，表针摇晃，读数不稳定，所以调节所得到的R1和R2与估算值之间存在一定的偏差；调节R3和R时，微安表的读数偏差也会造成这两个内阻的调节偏差出现。B）电路中的接触内阻。该实验电路为中学生自行联接，因为实验仪器常年使用，各接触点存在氧化，锈蚀的情况，可能会造成有接触内阻，因而造成电桥电路的参数与理论值出现误差，从而导致实验偏差。C）热敏内阻的仪器结构。本实验所用的热敏内阻是套在玻璃管内再放入幅射加热器中的，这可能会造成热敏内阻所处的环境湿度与加热器所显示的内部体温不一致，因而造成检测偏差。D）实验者操作导致的偏差。因为热敏内阻连线较短，故进行实验时，不得不将电桥盒拿在手里进行读数；实验中发觉，手的抖动会导致微安表头的读数不稳定，这也是导致实验结果存在误差的缘由之一。-5-（2）按照本实验的原理进行引申，因而推论出，使用非平衡电桥也可以检测阻值。观察数据记录部份的t-Ig表，可以看见有一组R值没有被使用。而R和Ig之间也存在一定的关系，将各个数据对（R，Ig）表现在平面座标上后，在通过回归模拟得到R-Ig关系等式，便达到了用电压值来表现内阻值的目的，因而可以通过读取微安表读数Tg检测内阻值。
（检测时，将热敏内阻Rt替换成待测内阻Rx即可）（3）关于本实验的感受与建议。a)由本实验的原理上，我学到了一种实验思想，即通过准确的可以检测的量来表示另一个不可精确检测的量；本实验中即使用电压来表现内阻值的变化，进一步表现气温的变化。借助某一些原件的自身性质还能随外界某种环境诱因的变化而变化的特性，便可以制做某种特定的仪器来达到这些“不变检测的化学量向以便检测的化学量转化”的检测思想，这在许多实验设计，乃至生产实际应用中，都是有一定意义的。b)从实验操作的过程中我认识到了实验电路联接细致的重要性。本实验中电路联接错误或则联接中存在接触不良等现象，就会造成最终检测结果存在较大的误差甚至造成实验未能完成；因而说明了电路联接的正确性在涉及电方面内容的实验中的重要性，这是不容忽略的，实验中可能只是造成结果错误，而实际生产中的接线错误则可能造成车祸。c)对本实验的改进是，一方面延长热敏内阻的接线，使操作时不用将电桥箱端上去，因而去除摇晃对读数的影响；另一方面借鉴实验9《温度传感器技术》的实验装置，将热敏内阻固定到幅射加热器中大学物理实验热敏电阻，以确保热敏内阻处于符合条件的热环境中而且传质良好。以上两种改进均有利于降低实验的偏差。-6-
