[发明专利]电阻率测量装置及方法

摘要

本发明的电阻率测量装置，包括容器、加热器、加热电源、数据采集设备和上位PC机，特征在于：容器中设置有待测导体、温度传感器和加热电阻丝，外筒容器中存储有用于将容器中的温度冷却至0℃的冰块。本发明的测量方法包括：a).截取待测导体；b).线缆连接；c).将容器置于冰块中；d).冰点温度数据采集；e).移除冰块并加热；f).求取各温度下的电阻率；g).求取电阻率的计算公式；h).实验结束。本发明的电阻率测量装置及方法，求取的待测导体的电阻值更加精确，通过计算0～100℃各温度点的电阻率，采用二次曲线拟合的方法，即可获取待测导体的电阻率的温度系数，测量结果更加准确。

主权项

1.一种电阻率测量装置的测量方法，电阻率测量装置包括容器(1)、加热器(2)、加热电源(3)、数据采集设备(4)和上位PC机(5)，加热电源用于给加热器供电，数据采集设备与上位PC机相通信，以实现数据传输；其特征在于：所述容器中设置有待测导体(7)、温度传感器(8)和加热电阻丝(9)，容器的顶端设置有对其密封的密封盖(6)，密封盖上设置有对其贯穿的且具有导体材料制成的测量支架(10)、传感器支架(11)和加热支架(12)，待测导体、温度传感器和加热电阻丝分别固定于测量支架、传感器支架和加热支架的底端；待测导体、温度传感器位于容器中的同一高度，加热电阻丝位于待测导体和温度传感器的下方，以实现对待测导体、温度传感器的同步均匀加热；容器(1)的外围设置有可进行拆卸和组装的外套容器(14)，外套容器中存储有用于将容器中的温度冷却至0℃的冰块(16)；加热器的输出端与加热支架相连接，以实现对加热电阻丝的供电，数据采集设备的电阻测量端经正极导线(17)、负极导线(18)与测量支架相连接，以测量流经待测导体的电流和加在两端的电压，数据采集设备的温度测量端经导线与传感器支架(11)相连接，以测量容器中的温度值；所述待测导体(7)经加持装置固定于测量支架(10)上，测量支架的数目为两个，所述加持装置由左固定座(19)、右固定座(20)和伸缩杆(21)组成，左固定座、右固定座分别固定于两测量支架上，右固定座上开设有与伸缩杆相配合的导向孔(23)，伸缩杆的一端位于导向孔中并可运动，伸缩杆与右固定座之间设置有压缩弹簧(22)；左固定座、伸缩杆上均设置有对待测导体进行支撑的承托板(24)；所述加热支架(12)与加热器(2)、测量支架(10)与数据采集设备(4)、传感器支架(11)与数据采集设备均通过插接头(13)相连接；其特征在于，电阻率测量装置的测量方法，通过以下步骤来实现：a).截取待测导体，截取长度为L、直径为d的待测导体，并将其固定于两测量支架之间；b).线缆连接，首先将密封盖置于容器的开口上，以实现容器的密封；然后将加热电源与加热器相连接，数据采集设备与上位PC机相连接，并将加热器的输出线通过插接头接于两加热支架上，数据采集设备的电阻测量端经正极导线、负极导线接于两测量支架上，温度测量端接于两传感器支架上；c).将容器置于冰块中，在外套容器中加入适量碎冰块，并将容器置于外套容器中，以使容器的外围均有冰块，并在外套容器的上部设置环形塞；d).冰点温度数据采集，待冰块与容器进行充分的热交换后，开启数据采集设备和上位PC机，当温度传感器上传的温度为0℃时，记录此时所采集的电压值和电流值，设其分别为U0，I0；e).移除冰块并加热，获取到0℃的数据后，将外套容器和冰块移除，并开启加热器，在容器内的温度逐渐上升至100℃的过程中，不断采集相应温度下的电压、电流值；设采集的温度点分别为t1、t2、…、tn，相应的电压值分别为U1、U2、…、Un，相应的电流值分别为I1、I2、…、In；f).求取各温度下的电阻率，设正极导线与相应测量支架连接后的总电阻为r1，负极导线与相应测量支架连接后的总电阻为r2，通过公式(1)求取ti温度下待测导体的电阻值Ri：其中，i＝0、1、2、…、n；根据公式(2)求取各温度下的电阻率：其中，ρi为待测导体ti温度下的电阻率，S为待测导体的横截面积，i＝0、1、2、…、n；g).求取电阻率的计算公式，根据步骤f)中求取的n+1个数据点(ti，ρi)，以温度为横坐标、电阻率为纵坐标建立直角坐标系，采用二次曲线拟合的算法，求出公式(3)中的电阻率温度系数α：ρt＝ρ0（1＋αt)       (3)ρt为温度t下的电阻率，ρ0为温度为0℃下的电阻率，α为待测导体的电阻率的温度系数；h).实验结束，实验完毕后，关闭加热器、数据采集设备，拆除加热器、数据采集设备与测量支架、传感器支架、加热支架之间的连接导线，完成电阻率测量实验。