[发明专利]测量物体的电阻连续变化量的装置及测量方法

摘要

一种测量物体的电阻连续变化量的装置及测量方法涉及物体的电阻连续变化量的测量装置及测量方法。该装置包括平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置，加热炉，温度控制器及待测样品。该测量方法包括接通该装置电源，用其装置的平衡电桥测量待测样品室温时的电阻值，针对待测样品电阻连续变化量不同特征，在该装置的非平衡电桥的三种测量方法中选择其中一种方法，先预调平衡，再对所测样品加热升温，根据该样品电阻的变化测若干组其非平衡电桥电压输出值，将所测电压值代入公式计算该样品的电阻变化量，继而了解引起物体电阻变化的其他物理量。本发明检测方便、测量准确，检测效率高，用于研究引起物体电阻变化的其他物理量或电学实验教学。

主权项

一种测量物体的电阻连续变化量的装置包括平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I，加热炉II，温度控制器III及待测样品Rx，其特征在于加热炉II包括(1)‑炉座、(2)‑石棉垫、(3)‑石棉、(4)‑加热盘、(5)‑定位座、(6)‑待测样品Rx1、(7)‑待测样品Rx2、(8)‑采集炉温信息的铂电阻传感器、(9)‑炉内筒、(10)‑炉外筒、(11)‑套管、(12)‑炉盖、(13)‑线盒、(14)‑接插器、(15)‑待测样品Rx3、(16)‑输入插座、(17)‑电缆线，将引脚线套上腊管的待测样品Rx1、Rx2、Rx3及采集炉温信息的铂电阻传感器涂上少量的导热硅脂分别装入加热炉II的四根套管里的底部贴紧，三个待测样品的引脚线分别与加热炉II上的接插器的接插点对应连接后再通过导线接入相应的电桥测量电路中，采集炉温信息的铂电阻传感器的引脚线与加热炉II上的接插器的接插点对应连接后再通过导线与温度控制器III的“信号输入”端连接，加热炉II的电源电缆线与温度控制器III的“加热炉电流输出”端连接；平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的电路中，220伏交流市电由变压器TC降压，分两路经整流、滤波、稳压后输出，一路为3v直流电源送至平衡电桥和非平衡电桥电路，作为平衡电桥和非平衡电桥的工作电源Us，另一路为12v直流电源送至数字电流表Pa和数字电压表Rg，作为数字电流表Pa和数字电压表Rg的工作电源；八只用锰铜线绕制于瓷管上的标准电阻构成的量程变换器SB1，总电阻为1000Ω，采用并值式，比值分别为0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000；测量器R3由×0.1Ω、×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1000Ω五组十进制步进旋转开关式直流电阻变阻器构成，电阻值可在(0～10)×(0.1+1+10+100+1000)Ω范围内调节，转换开关SB2是四刀四掷组合开关，直流电源供电电路配置、平衡电桥和非平衡电桥电路配置、数字电流表Pa、数字电压表Rg、转换开关SB2、接插器XP1/XS1～XP24/XS24及开关B0、G0分别装在平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的面板上，面板装于箱体内；量程变换器SB1的接触点A与开关B0的静触点连接，开关B0的动触点与3v直流电源输出正端连接，量程变换器SB1的接触点D与数字电流表Pa的接插器XP23/XS23的接插点4和转换开关SB2的静触点i4连接，测量器R3的接触点O1与转换开关SB2的动触点d2连接，测量器R3的接触点O2与转换开关SB2的动触点d3连接，接插器XP2/XS2即接触点C与转换开关SB2的静触点n4、p4连接，接插器XP1/XS1和开关G0的静触点与量程变换器SB1的接触点B连接，开关G0的动触点与数字电流表Pa的接插器XP23/XS23的接插点3连接，转换开关SB2的动触点d4与3v直流电源输出负端连接，待测样品R4即Rx两引脚线分别与接插器XP1/XS1、XP2/XS2连接，数字电流表Pa的接插器XP23/XS23的接插点1与12v直流电源输出负端连接，数字电流表Pa的接插器XP23/XS23的接插点2与12v直流电源输出正端连接，当平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的面板上的转换开关SB2的旋钮上的指示指向“平衡电桥”，即转换开关SB2的动触点d1与静触点j4，动触点d2与静触点n4，动触点d3与静触点i4，动触点d4与静触点p4分别接通时，该电路构成“平衡电桥”测量电路；电桥桥臂R5、R6分别由1个20Ω固定值电阻和1个100Ω、1个10KΩ线绕电位器串接而成，20Ω固定值电阻用于防止桥臂短路，100Ω线绕电位器用于细调，10KΩ线绕电位器用于粗调，R5的一端即接触点E与接插器XP3/XS3、转换开关SB2的静触点i1、3v直流电源输出正端连接，R5的另一端即接触点H与R6的一端、接插器XP4/XS4、XP5/XS5、数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点3连接，R6的另一端即接触点G与接插器XP6/XS6、XP7/XS7、转换开关SB2的静触点p1连接，转换开关SB2的静触点j1、n1与接插器XP8/XS8即接触点F连接，待测样品Rx1两引脚线分别与接插器XP7/XS7、XP8/XS8连接，数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点4与SB2的动触点d1连接，数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点1与12v直流电源输出负端连接，数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点2与12v直流电源输出正端连接，当平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的面板上的转换开关SB2的旋钮上的指示指向“输出对称非平衡电桥”，即转换开关SB2的动触点d1与静触点j1，动触点d2与静触点n1，动触点d3与静触点i1，动触点d4与静触点p1分别接通时，该电路构成“输出对称非平衡电桥”测量电路，在对“输出对称非平衡电桥”预调平衡时，为了简化“输出对称非平衡电桥”预调平衡过程，可将R5′两引脚线分别与接插器XP3/XS3、XP4/XS4连接，即并联在R5两端，R6′两引脚线分别与接插器XP5/XS5、XP6/XS6连接，即并联在R6两端，R5′、R6′为30～70Ω精密固定值电阻；电桥桥臂R7、R8、R9分别由1个20Ω固定值电阻和1个100Ω、1个10K1Ω线绕电位器串接而成，20Ω固定值电阻用于防止桥臂短路，100Ω线绕电位器用于细调，10KΩ线绕电位器用于粗调，R7的一端即接触点L与接插器XP9/XS9、转换开关SB2的静触点j2、i2连接，R7的另一端即接触点K与R8的一端、接插器XP10/XS10、XP11/XS11、3v直流电源输出正端连接，R8的另一端即接触点N与R9的一端、接插器XP12/XS12、XP13/XS13、数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点3连接，R9的另一端即接触点M与接插器XP14/XS14、XP15/XS15、转换开关SB2的静触点p2连接，接插器XP16/XS16与转换开关SB2的静触点n2连接，待测样品Rx2两引脚线分别与接插器XP15/XS15、XP16/XS16连接，当平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的面板上的转换开关SB2的旋钮上的指示指向“等臂非平衡电桥”，即转换开关SB2的动触点d1与静触点j2，动触点d2与静触点n2，动触点d3与静触点i2，动触点d4与静触点p2分别接通时，该电路构成“等臂非平衡电桥”测量电路，在对“等臂非平衡电桥”预调平衡时，为了简化“等臂非平衡电桥”预调平衡过程，可将R7′两引脚线分别与接插器XP9/XS9、XP10/XS10连接，即并联在R7两端，R8′两引脚线分别与接插器XP11/XS11、XP12/XS12连接，即并联在R8两端，R9′两引脚线分别与接插器XP13/XS13、XP14/XS14连接，即并联在R9两端，R7′、R8′、R9′为30～70Ω精密固定值电阻；电桥桥臂R10、R11分别由1个20Ω固定值电阻和1个100Ω、1个10KΩ线绕电位器串接而成，20Ω固定值电阻用于防止桥臂短路，100Ω线绕电位器用于细调，10KΩ线绕电位器用于粗调，R10的一端即接触点S与接插器XP17/XS17、XP22/XS22、转换开关SB2的静触点j3连接，R10的另一端即接触点Q与R11的一端、接插器XP18/XS18、XP19/XS19、3v直流电源输出正端连接，R11的另一端即接触点W与接插器XP20/XS20、转换开关SB2的静触点i3、数字电压表Rg的接插器XP24/XS24的接插点3连接，转换开关SB2的静触点n3、p3与接插器XP21/XS21即接触点T连接，待测样品Rx3两引脚线分别与接插器XP21/XS21、XP22/XS22连接，当平衡直流电桥与非平衡直流电桥组合装置I的面板上的转换开关SB2的旋钮上的指示指向“电源对称非平衡电桥”时，即转换开关SB2的动触点d1与静触点j3，动触点d2与静触点n3，动触点d3与静触点i3，动触点d4与静触点p3分别接通时，该电路构成“电源对称非平衡电桥”测量电路，在对“电源对称非平衡电桥”预调平衡时，为了简化“电源对称非平衡电桥”预调平衡过程，可将R10′两引脚线分别与接插器XP17/XS17、XP18/XS18连接，即并联在R10两端，R11′两引脚线分别与接插器XP19/XS19、XP20/XS20连接，即并联在R11两端，R10′、R11′为30～70Ω精密固定值电阻。