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  • 大學(xué)物理實驗
  • 趙述哲 尹樹明
  • 10字
  • 2020-01-22 11:35:10

第二章 力學(xué)、熱學(xué)試驗

第一節(jié) 力學(xué)、熱學(xué)實驗常用儀器

一、長度測量儀器

1.游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是常用的測量儀器,它可以測量物體的長、寬、高、深和圓環(huán)的內(nèi)外直徑,測量的準(zhǔn)確度至少可達(dá)0.1mm。

(1)結(jié)構(gòu) 游標(biāo)卡尺的外形如圖2-1所示。它有主尺(D)和游標(biāo)尺(E)。游標(biāo)尺套在主尺上且可沿主尺滑動。在主尺上有鉗口A和刀口A',游標(biāo)上有鉗口B、刀口B'及尾尺C。鉗口A、B用于測量長度和外徑;刀口A'、B'用于測量內(nèi)徑;尾尺C用于測量深度。F為鎖緊螺釘,緊住它游標(biāo)尺就固定在主尺上了。

圖2-1 游標(biāo)卡尺

(2)讀數(shù)方法 在游標(biāo)卡尺上讀數(shù)時,利用游標(biāo)至少可以直接讀出毫米(mm)以下一位小數(shù)而不必估計。在10分度的游標(biāo)中,10個游標(biāo)分度的總長剛好與主尺上9個最小分度的總長相等,即等于9mm。這樣,每個游標(biāo)分度比主尺的最小分度短0.1mm。當(dāng)游標(biāo)對在主尺上某一位置時(圖2-2),毫米以上的整數(shù)部分y可以從主尺上直接讀出。在圖2-2中,y=21mm。讀毫米以下的小數(shù)部分Δx時應(yīng)細(xì)心尋找游標(biāo)上哪一根線與主尺上的刻線對得最齊。例如,圖2-2中是第6根線對得最齊。從圖中可以看出,要讀的Δx就是6個主尺分度與6個游標(biāo)分度之差。因為6個主尺分度之長是6mm,6個游標(biāo)分度之長是6×0.9mm,故

圖2-2 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)

Δx=6-(6×0.9)=6×(1-0.9)=6×0.1=0.6(mm)

同理,如果是第4根刻線對得最齊,那么Δx=4×0.1=0.4mm。依此類推,當(dāng)?shù)?span id="v2nrwmz" class="italic">k根線對得最齊時,Δx就是k×0.1mm。這就是10分度游標(biāo)的讀數(shù)方法。

為了使讀數(shù)精確,在很多測量儀器上都使用了游標(biāo)裝置,有10分度的、20分度的和50分度的等。它們的原理和讀數(shù)方法都是一樣的。如果用a表示主尺上最小分度的長度,用n表示游標(biāo)的分度數(shù),并且取n個游標(biāo)分度與主尺(n-1)個最小分度的總長相等,則每一個游標(biāo)分度的長度為

因此,求得主尺最小分度與游標(biāo)分度的長度之差δ

差值δ稱為游標(biāo)卡尺的分度值(亦稱精度),它正是游標(biāo)卡尺能讀準(zhǔn)的最小值(例如,在圖2-2中n=10,a=1mm,其分度值為)。

在測量時,如果游標(biāo)第k條刻線與主尺上的刻線對齊,那么游標(biāo)零線與主尺上左邊的相鄰刻線的距離就是

可見,對于任何一種游標(biāo)卡尺,只要弄清了它的分度值,就可以直接利用它來讀數(shù)。

(3)使用方法 測量前應(yīng)先將A、B貼緊,檢查游標(biāo)卡尺有無零值誤差(即主尺“0”線和游標(biāo)的“0”線是否對準(zhǔn)),如有,則應(yīng)記下此值,用于修正測量所得的讀數(shù)。

測量時,將待測物體放在鉗(刀)口A(A')、B(B')的中部位置,然后向前推動游標(biāo)夾緊物體(松緊要適當(dāng)),旋緊鎖緊螺釘,即可讀取數(shù)值。

測完后旋松鎖緊螺釘,松開鉗(刀)口取下待測物,再將鉗(刀)口基本合攏。

(4)儀器誤差 本實驗室使用的游標(biāo)卡尺是50分度的(n=50,δ=0.02mm),它的儀器誤差為0.02mm。

(5)注意事項 游標(biāo)卡尺是最常用的精密量具,使用時應(yīng)注意維護(hù)。推游標(biāo)時不要用力過大;測量中不要弄傷刀口和鉗口;用完后應(yīng)立即放回盒內(nèi),不準(zhǔn)隨便放在桌上,更不許放在潮濕的地方。只有這樣才能保持它的準(zhǔn)確度,延長使用期限。

2.螺旋測微計

螺旋測微計,也稱螺紋千分尺,它是比游標(biāo)卡尺更精密的儀器,在實驗室中常用它來測量小球的直徑、金屬絲的直徑和薄板的厚度等,其準(zhǔn)確度至少達(dá)0.01mm。

(1)構(gòu)造 常見的螺旋測微計如圖2-3所示,其主要部分是測微螺旋,它由一根精密的測微螺桿5和螺母套管10(其螺距是0.5mm)組成,測微螺桿5的后端還帶一個具有50個分度的微分筒8。為了讀出測微螺桿5移動的毫米數(shù),在固定套管7上刻有毫米分度標(biāo)尺。此外,還配有測砧、測力裝置9、鎖緊裝置6等部件,它們都裝在尺架1上。

圖2-3 螺旋測微計

1—尺架;2—測砧測量面A;3—待測物體;4—螺桿測量面B;5—測微螺桿;6—鎖緊裝置;7—固定套管;8—微分筒;9—測力裝置;10—螺母套管

(2)讀數(shù)方法 由于螺距為0.5mm,所以當(dāng)微分筒相對于螺母套管轉(zhuǎn)過一周時,測微螺桿就會在螺母套管內(nèi)沿軸線方向前進(jìn)或后退0.5mm。同理,當(dāng)微分筒轉(zhuǎn)過一個分度時,測微螺桿就會前進(jìn)或后退

這是能準(zhǔn)確分辨的最小單元,所以δ為螺旋測微計的分度值。

當(dāng)測砧測量面A與螺桿測量面剛好接觸時,微分筒錐面的端面(H)就應(yīng)與固定套管上的零線對齊,同時微分筒上的零線也應(yīng)與固定套管上的水平準(zhǔn)線(S)對齊,這時的讀數(shù)是0.000mm,見圖2-4(a)。

圖2-4 螺旋測微計的讀數(shù)

測量物體尺寸時,應(yīng)先將測微螺桿退開,把待測物體放在測量面A與B之間,然后輕輕轉(zhuǎn)動測力裝置,使測微螺桿和測砧的測量面剛好與物體接觸,這時在固定套管的標(biāo)尺上和微分筒錐面上的讀數(shù)就是待測物體的長度。讀數(shù)時,應(yīng)從標(biāo)尺上讀整數(shù)部分(讀到半毫米),從微分筒上讀小數(shù)部分(估計到最小分度的1/10,即千分之一毫米),然后兩者相加。例如,圖2-4(b)中先以H線為準(zhǔn),它位于6mm與6.5mm之間,因此標(biāo)尺讀數(shù)為6mm;再以S線為準(zhǔn),S指在微分筒圓周刻線的37與38之間,通過估讀,可得37.3,此值應(yīng)等于0.373mm。所以,待測物長度為6.373mm。同理,圖2-4(c)中的讀數(shù)是5.875mm。兩者的差別就在于微分筒端面H的位置,前者沒有超過6.5mm,而后者超過了5.5mm。

測微螺旋的裝置,在很多精密儀器上都能見到,它們的螺距可能不一樣,通常有0.5mm和1mm的,也有0.25mm的。在微分筒上的分度也不同,上面三種螺旋的微分筒分度,一般是50分度、100分度和25分度。使用測微螺旋以前,應(yīng)先考查螺桿、螺距和微分筒分度,確定讀數(shù)關(guān)系。

(3)儀器誤差 量程為25mm的一級螺旋測微計的儀器誤差為0.004mm。

(4)注意事項

①測量前應(yīng)檢查零點讀數(shù),即當(dāng)測量面A、B剛好接觸時標(biāo)尺上和微分筒上的讀數(shù)。如果零點讀數(shù)不是零,就應(yīng)將數(shù)值記下來。進(jìn)行測量時,測出的讀數(shù)應(yīng)減去這一零點讀數(shù)。例如,S線指在“2”刻線上,則在以后測長度時,須以測得值減去0.020mm;又如,距“0”線尚差2個分度,則實際長度應(yīng)以讀出長度減去(-0.020mm)。

②測量面A、B和被測物體間的接觸壓力應(yīng)當(dāng)微小。因此,旋轉(zhuǎn)微分筒時,必須利用測力裝置,它是靠摩擦帶動微分筒的,當(dāng)測桿接觸物體時,它會自動打滑。

③測量完畢后,應(yīng)使測量面A、B間留出一個間隙,以避免因熱膨脹而損壞螺紋。

二、質(zhì)量測量儀器——物理天平

物理天平是常用的測量物體質(zhì)量的儀器,測量時把物體放在天平的左盤,砝碼放在天平的右盤。由于物理天平的兩臂是等長的,故當(dāng)天平平衡時,物體的質(zhì)量就等于砝碼的質(zhì)量,而后者的數(shù)值已標(biāo)出,于是可求得物體的質(zhì)量。

(1)構(gòu)造 物理天平的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。在橫梁(A)的中點和兩端共有三個鋼質(zhì)刀口,中間刀口(B)刀刃向下,安置在支柱(C)頂端的刀承上,作為橫梁的支點。兩端的刀口b、b'刃尺向上,用于懸掛稱盤T、T'。支柱(C)的下端有一個制動旋鈕(G),可以使橫梁升降。橫梁下降時,由支柱將它托住,這時中間刀口B和刀承分離,兩側(cè)刀口b、b'也由于托盤落在底座上而減去負(fù)擔(dān),以免刀口磨損。橫梁兩端裝有平衡螺母(E),用于調(diào)節(jié)橫梁水平。橫梁上設(shè)有游碼尺(S)和游碼(F),用于10g以下的稱衡。橫梁下有一根指針(L),下端為標(biāo)尺(D),用來觀察和確定橫梁的水平狀態(tài)。當(dāng)橫梁水平時,指針(L)應(yīng)在標(biāo)尺的中央刻線上。托盤(Q)可以托住未被稱衡的物體。天平的底座上裝有圓形氣泡水準(zhǔn)器,用來判斷支柱是否鉛直,調(diào)節(jié)兩個底腳螺釘M、M',可使支柱鉛直。

圖2-5 物理天平

(2)天平的技術(shù)參數(shù)

①稱量。稱量是天平允許稱衡的最大質(zhì)量。如果實際稱量超過其稱量值,天平易受損傷。

②分度值、感量與靈敏度。分度值是天平能準(zhǔn)確讀取的最小單元,如WL型物理天平的分度值為0.02g。感量是在天平平衡的前提下,讓指針從標(biāo)尺中央刻線偏轉(zhuǎn)1格時天平兩端的質(zhì)量差,可以用mg/格表示。一般說來,感量應(yīng)調(diào)節(jié)得與分度值相等或相近,可以通過指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)判斷應(yīng)大致將游碼置于何處方能平衡。靈敏度是感量的倒數(shù),可以采用格/mg為單位。

③示值變動性。它是指在天平平衡的情況下,連續(xù)起落橫梁時,天平停點變動的范圍,一般不允許超過1格。該指標(biāo)主要決定于天平裝配質(zhì)量、刀口磨損程度及鈍化程度等。

(3)使用方法

①調(diào)支柱鉛直:調(diào)節(jié)底腳螺釘M、M',使氣泡水準(zhǔn)器處于中央。

②調(diào)橫梁水平:將游碼移到橫梁左端零線上,天平保持空載,緩慢支起橫梁,觀察指針的擺動情況。當(dāng)指針(L)在標(biāo)尺(D)的中線,兩邊作等幅擺動時,天平就平衡了。如不平衡,應(yīng)放下橫梁,調(diào)節(jié)平衡螺母(E)。如此反復(fù)調(diào)節(jié),直到天平平衡。

③稱衡:在橫梁制動情況下,將被稱物體放在左盤,砝碼放在右盤,支起橫梁觀察天平是否平衡。如不平衡,放下橫梁視情況加減砝碼,必要時可移動游碼,直至天平平衡。記下砝碼、游碼讀數(shù)。

④清理:稱完后,將被測物取出,砝碼收回砝碼盒,再將吊耳從左右刀口摘下放在刀口內(nèi)側(cè)。

(4)注意事項

①加減砝碼和移動游碼必須用鑷子,嚴(yán)禁用手。

②取放物體和砝碼,移動游碼或調(diào)節(jié)天平時,都應(yīng)將橫梁制動,以免損壞刀口。

③被測物的質(zhì)量不得大于天平的最大稱量,以免損壞刀口。

④被測物和砝碼應(yīng)放在盤中央,以防天平啟動稱盤左右搖擺影響稱量結(jié)果。

⑤兩稱盤中的質(zhì)量相差較大時(特別是最初稱量),不要將天平完全啟動,只需微啟動,看出哪盤較重,就應(yīng)止動。

三、時間測量器具

時間是基本物理量之一,其國際單位為s(秒)。人們面對的時間測量范圍也大得驚人。比如地球年齡約46億年(1017s),而某些“奇異粒子”的壽命僅10-24s,相差1041倍!因此,針對不同量級的時間,人們采用不同的測量辦法和儀器。這里僅介紹常見的實驗室測時器具。

1.機(jī)械停表

如圖2-6所示,機(jī)械停表有兩個指針,長針為秒針,轉(zhuǎn)一圈是30s,短針是分針。表盤上的數(shù)字是秒數(shù)與分?jǐn)?shù),其中用括號括起的秒數(shù)代表紅字,當(dāng)秒針轉(zhuǎn)過30s后應(yīng)以紅字為其準(zhǔn)讀數(shù),此時分針指在每格的紅色區(qū)域。由于每秒10等分,故其分度值為0.1s。

圖2-6 機(jī)械停表

停表上端有柄頭A,用于旋緊發(fā)條及控制啟動與停止,用拇指按一次停表開始走動,再按一次停表即停止走動。當(dāng)用食指按一下柄頭B時,秒針與分針都彈回零點。當(dāng)分針指在白色區(qū)域時,分以下的秒值在30s以內(nèi);當(dāng)分針指在紅色區(qū)域時,說明已超過30s,應(yīng)以紅色數(shù)字為基礎(chǔ)讀秒數(shù)。例如,對于圖2-6的情形,應(yīng)讀成4'39.3″。

誤差估算:合格機(jī)械停表的系統(tǒng)誤差為

Δt1=0.001t(s)  (2-1a)

式中,t為所示時間。對于單次測量,由于按動停表不準(zhǔn)以及讀數(shù)難以估計很準(zhǔn)等原因,隨機(jī)性誤差限可取為

Δt2=0.2s  (2-1b)

進(jìn)行不確定度估算時,可將Δt1、Δt2進(jìn)行算術(shù)合成或方和根合成。對于測量次數(shù)超過5次的多次重復(fù)測量,Δt2一項應(yīng)按一般隨機(jī)誤差估算規(guī)則估算,顯然,讀數(shù)時,讀到0.1s那位即可。

注意:停表應(yīng)掛在脖子上,以免跌落;使用前應(yīng)檢查零點是否正確,否則要對讀數(shù)進(jìn)行修正;使用完畢應(yīng)讓停表繼續(xù)走動,使發(fā)條完全放松。

2.電子秒表

電子秒表是利用石英振蕩器的振蕩頻率作為時間基準(zhǔn)計時的,采用8位數(shù)的液晶顯示器。其時間由表盤顯示的數(shù)字直接讀取。分度值為0.01s,量限為11h59min59.99s,平均日差不大于0.5s。金雀牌J9-I型電子秒表有4個按鈕,如圖2-7所示,具有多種功能。S1為啟動/停止按鈕;S2為時間調(diào)整按鈕;S3為狀態(tài)選擇按鈕,S4為復(fù)位按鈕。作為停表時,其用法如下。

圖2-7 電子秒表

按動S3,使秒表處于停表狀態(tài),此時表盤出現(xiàn)“f”字形,如果其上有數(shù)字,應(yīng)按一下S4使其復(fù)位為零。測量時,按一下S1,計時開始;再按一下S1,則計時停止,讀出所顯示的時間。再按一次S4又復(fù)位成零。

誤差估算:按日差不大于0.5s時的條件,電子停表的系統(tǒng)誤差為

Δt1=0.000006t(s)  (2-2)

單次測量時,隨機(jī)誤差限可由啟動與止動的具體情況確定(儀器本身的隨機(jī)誤差為0.01s),多次測量時,Δt2一項應(yīng)按一般隨機(jī)誤差估算規(guī)則確定。

注意:表要掛在脖子上,防止跌落,要避免浸水受潮及高溫影響;用畢復(fù)零能夠省電。

3.數(shù)字毫秒計

數(shù)字毫秒計屬于電子計時儀器,有多種,此處僅就JSJ-787型數(shù)字毫秒計作簡單介紹。

該種毫秒計面板圖如圖2-8所示,最小分度值為0.1ms,量限為99.99s。控制計時開始與停止的辦法有“機(jī)控”(將K3撥向“機(jī)控”)和“光控”(將K3撥向“光控”)兩類。光控時,用接到光控插座上的光敏二極管與聚光燈所組成的光電門來測量時間。

圖2-8 數(shù)字毫秒計面板圖

光控分為兩擋,當(dāng)K2撥向S1時,毫秒計顯示光電門遮擋的時間;發(fā)K2撥向S2時,毫秒計顯示連續(xù)兩次遮擋光電門的時間。

每次讀完數(shù)后都要復(fù)位成零。有手動與自動兩種。將K4扳向“手動”一邊時,按一下復(fù)位按鈕就能復(fù)位;將K4扳向“自動”一邊時,數(shù)碼管顯示一段時間后會自動復(fù)位成零。該段時間的長短用“復(fù)位延時”旋鈕調(diào)節(jié)。

測量的時間等于數(shù)碼管顯示的數(shù)乘以面板上選擇開關(guān)指示的值。例如,圖中所顯示的時間為7942×0.1ms=0.7942s。要恰當(dāng)?shù)剡x擇時間倍率,力求數(shù)碼管上4位數(shù)字都用上。

使用規(guī)程如下。

(1)準(zhǔn)備 插上220V電源開關(guān),打開電源開關(guān)K1;對好聚光燈,使燈光射到光敏管上;將開關(guān)K2、K3、K4置于所需位置;用手或紙遮幾次光敏管檢查數(shù)碼管是否正常顯示,否則需調(diào)節(jié)聚光燈或光敏管方位使數(shù)碼管顯示正常。

(2)測量 調(diào)節(jié)選擇開關(guān)使數(shù)碼管能顯示4位數(shù)字;測量時可以做斷續(xù)測量(每次都自動或手動復(fù)位),也可以做累加測量,此時,后次讀數(shù)減第一次讀數(shù)即得第二次讀數(shù)。

(3)實驗過后關(guān)閉電源開關(guān)K1

注意:環(huán)境溫度較高時要注意通風(fēng);儀器要放在干燥通風(fēng)處,防止受潮;儀器接地端應(yīng)妥善接地,以免受外界干擾而影響正常工作;搬動時要輕拿輕放,防止撞擊。

四、溫度測量器具

溫度是基本物理量之一,其國際單位為K(開)。溫度的范圍十分廣范,如太陽中心的溫度約1.5×107K。經(jīng)過100多年科學(xué)家的努力,在1979年人們就已能獲得5×108K的低溫,其間相差3×1014倍!因此,針對不同的溫度范圍,人們采用不同的測溫方法和儀器。實驗室中,常用的測溫器有下面幾種。

1.汞溫度計(俗稱水銀溫度計)

它是液體溫度計的一種,具有構(gòu)造簡單、使用方便、價格低廉、汞液不黏附玻璃、膨脹系數(shù)變化小、測溫范圍比較廣(汞在-38.87~356.58℃內(nèi)都保持液態(tài))等優(yōu)點,因而應(yīng)用較廣泛。由于做不到遙測和自動記錄、熱惰性較大、玻璃泡存在暫時剩余膨脹等原因,在應(yīng)用上有一定限制。

汞溫度計結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。

圖2-9 汞溫度計

由于貯液泡玻璃內(nèi)有永久性應(yīng)力,隨著時間的推移其形狀有少許變化;貯液泡存在一定的暫時剩余膨脹;由于汞柱在毛細(xì)管中升降時會受到滯留現(xiàn)象等因素的影響,汞溫度計的示值誤差比較大,通常取分度值的2倍。

使用時要注意:被測介質(zhì)的熱容量應(yīng)超過溫度計浸入部分熱容量的幾百倍以上;溫度計浸入的被測介質(zhì)的深度應(yīng)等于溫度計上所標(biāo)明的深度,如無此標(biāo)志,一般應(yīng)把溫度計浸到讀數(shù)的分度線處;使用前,應(yīng)進(jìn)行零點修正(用冰水混合物);要等到溫度計與待測介質(zhì)達(dá)到熱平衡(此時汞柱不移動)時才能讀數(shù),讀數(shù)時視線應(yīng)與汞柱頂端處于同一平面,以減少視差;因貯液泡很薄,應(yīng)穩(wěn)拿輕放,不能碰觸硬物;測量低溫與高溫時,應(yīng)小心將溫度計緩慢浸入待測介質(zhì)中,以防炸裂;一旦貯液泡碎裂,應(yīng)馬上將散失的汞回收干凈,以免汞蒸氣污染環(huán)境。

2.熱電偶溫度計

熱電偶溫度計由熱電偶和熱電動勢測量儀表(如電位差計、數(shù)字電壓表等)組成,如圖2-10所示。熱電偶由兩種不同的金屬A、B焊接成的閉合回路構(gòu)成,當(dāng)兩接頭所處的溫度tt0不相同時,回路中會產(chǎn)生電動勢,稱為溫差電動勢或熱電動勢,其大小與熱電偶的材質(zhì)及溫度差有關(guān),與金屬材料長短、粗細(xì)等因素?zé)o關(guān)。

圖2-10 熱電偶及測溫電路

(a)熱電偶;(b)測溫電路

熱電動勢的產(chǎn)生是由于溫差電勢差和接觸電勢差兩個因素造成的,由于接觸電勢差一般比溫差電勢差要高,所以熱電動勢的方向一般取決于高溫端接觸電勢差的方向。

一般說來,熱電動勢εtt0之差的關(guān)系很復(fù)雜,可用如下形式的展開式來表示:

ε=at-t0)+bt-t02+ct-t03+…

式中,abc,…由實驗確定。在常溫測量范圍內(nèi),要求準(zhǔn)確度不太高時,可取一級近似,即

ε=at-t0)  (2-3a)

式中,a稱為溫差系數(shù)。更精確的近似表達(dá)式可取:

ε=at-t0)+bt-t02+ct-t0)3  (2-3b)

通常做法如圖2-10(b)所示,由中間金屬定理可知,這種連接所產(chǎn)生的熱電動勢與圖2-10(a)是一樣的,讓t0保持0℃(即將冷端插入冰水混合物中),另一端即可測量溫度t

常用的熱電偶有三種:銅-康銅熱電偶(測溫范圍-200~200℃)、鎳鉻-鎳鉛熱電偶(測溫范圍0~1200℃)和鉑銠-鉑熱電偶(短時測溫上限可達(dá)1700℃),它們具有標(biāo)準(zhǔn)組分,ε與t的對應(yīng)關(guān)系可用圖示法、解析法或列表法表示。

熱電偶溫度計具有測溫范圍廣、靈敏度與準(zhǔn)確度比較高、結(jié)構(gòu)簡單、不易損壞、熱慣性小、可以遠(yuǎn)距離測量與記錄等優(yōu)點,從而獲得廣泛應(yīng)用。

使用時應(yīng)注意下述幾點。

①測溫前應(yīng)將測溫端也插入冰水混合物中進(jìn)行零點校正。

②熱電偶正負(fù)極不要與測試儀表接反了;測試儀表要與待測系統(tǒng)隔開一段距離,以保持與兩根銅引線相接的測試儀表的接線柱處的溫度相同,避免產(chǎn)生附加熱電動勢。

③當(dāng)用熱電偶測熔融金屬時,為避免熱電偶污染,熱電偶和熔融金屬間要用一端封閉的瓷管或石英管相隔,測量時應(yīng)使熱電偶緊貼管的底部,不能懸空。

3.電阻溫度計

電阻溫度計是根據(jù)金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理制成的,當(dāng)溫度升高1℃時,有些金屬的阻值會增加0.4%~0.6%,而有些半導(dǎo)體的阻值會減少3%~6%。

電阻溫度計分為金屬電阻溫度計和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計兩類,銅、鉑是兩種廣泛使用的測溫金屬電阻。熱敏電阻的探頭可做得很小,從而響應(yīng)時間極短,對待測物幾乎沒什么影響,靈敏度也比金屬電阻高得多,但與金屬電阻相比,它的穩(wěn)定性較差,測溫范圍也較窄(一般為-100~300℃)。

為使測溫能連續(xù)進(jìn)行,要配合電橋線路或電位差計線路使用,從而構(gòu)成電阻溫度計。電橋線路又分為非平衡式和自動平衡式兩種。例如,在一般的惠斯通電橋上待測電阻的位置接一支熱敏電阻,就構(gòu)成一個最簡單的非平衡式電橋電阻溫度計。定標(biāo)之后,由檢流計指針偏轉(zhuǎn)的位置即可知道熱敏電阻所在處的溫度。

表2-1列出了幾種測溫器具的測溫范圍。

表2-1 常用測溫器具一覽表

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