热敏温度计采用微型半导体热敏电阻作为温度测量元件,对温度变化反应快,灵敏度高,体积小,结构简单.和演示电表配合组成热敏温度计可作为物理演示实验用.
半导体热敏电阻的阻值具有很高的温度灵敏度,用一定的电路把热敏电阻阻值的变化转换成电流或电压的变化,由电表显出来以反映温度的变化.如图是J0301型热敏温度计的线路图.图中为半导体热敏电阻,和分别是在100℃和0℃时的等值电阻器,和为三极管3DG6的基极偏置电阻,和二极管(2AP型)D为温度补偿电路,配合为调整热敏元件线性用的半可变电阻器,和为五位双刀波段开关,作为工作调整用,其中①和⑤档都是用于断开电源的,为适应不同演示电表的灵敏度和内阻而设置的可调分流器.
使用热敏温度计的几点说明:
①仪器面板下方有两个黑旋钮.右侧为五位双刀开关,共分五档.“关”档作为不使用时断开电源用,“100℃”、“0℃”两档为测温热敏电阻在100℃和0℃时等值电阻档,供校点100℃刻度和校点0℃刻度用.“测”档为测量档,电表指示的数值就是测量电阻的温度值.左侧是测试前校满度(100℃)的电位器.仪器面板上方有两个接线柱作为连接演示电表的接线端,注意:有“+”、“-”标记.
②旋下保护套管,套管的另一端重新套在元件上旋好,此时套管即为元件接长的手柄,便于手拿或夹在试管夹上使用.由于半导体热敏电阻很小并封装在玻璃细管的顶端很易折断和碰碎,使用时务必小心.
③根据元件特性,采用1.5V或3V两种电源中的一种.不要随意更动,否则影响温度计的准确性.
④确定配套的电表后,需要自制一条温度刻度盘.用图画纸附在原电表的表度盘上,或另制一度盘.其步骤如下:
将仪器和配套电表接上.用演示电表机械调零钮调整表针,对准自制盘上的零位线,然后将配套表的档位开关拨到直流电流档的最小量程,如需加分流器的,按电表使用说明接好分流器.
在检查接线及电表档位、分流器无误后,可将已装好电池的仪器的左侧电位器旋在适中位置,右侧换档开关拨到“100℃”档,这时表针即有偏转.调节左侧电位器旋钮,使表针指在满度标志稍内的位置上(一般距满标度5mm左右)用铅笔点一下,作为100℃标记(注意调好100℃位置后,切勿转动校满度电位器旋钮).这时再将仪器开关拨到“0℃”档,表针会回到电表机械零位附近.可再用铅笔点一下作为0℃标记.然后拨到“测”档,用凉水掺冰水、掺热水或其他加热的办法,作为被测温度源.取出仪器的测温元件,跟比较准确的水银温度计垂直地固定在同一块板上,二者的测温头部越靠近越好,且深度尽可能相同,即以该板作容器盖子,使二者的测温头部浸没在水的中部,边升温、边搅拌、边观察.按水银温度计每5℃或每10℃由0℃到100℃进行逐点实测.并在自制度盘上点好标志.然后自行冷却进行复验.最后绘制适合教学需要的刻度盘.在点表盘时要注意:首先是由于点刻度盘时将电表前面玻璃取下,为防止风和空气流吹动表针,最好用橡皮胶往两侧边框上粘一张纸,盖住表针下部,使表针盘只露出要描点的部位.其次由于演示电表表针一般较长,惯量较大,表头轴尖摩擦阻力也较大.在点细刻度时,最好轻敲电表表壳顶部(切勿敲左右边框,可能引起表盘移动)以减少摩擦误差.
⑤使用时按上述接法将仪器拨在“100℃”档,校好100℃位置,然后拨到“测”档(不要再动调100℃电位器).取出热敏元件,即可测温.仪器在测量档,表针指出读数,这是指当时的环境温度.请不要随意更改100℃或0℃位置!用毕,仪器拨在“断”档,切断电源,以免浪费电力和影响内部元件.如长期不用,将电池取出,下次用时再装.如果“100℃”档调不到满度,可能是电池电动势下降,需更换电池再校.
热敏温度计的维护:
①在进行教学演示时,如果被测温度或介质是在常温时会凝固的物质,如萘,应注意测量后及时取出擦净.以免这类物质凝固收缩,损坏热敏元件头部的玻璃封装.
②正常测量范围为0~100℃.参考观察范围约为-10~+110℃.不要在测温范围以外过低或过高的温度下使用,以免损坏元件.
③测温元件每个特性不同,所以绘制的刻度盘也不相同,不能相互交换使用.
④不宜在高电压、大电流及强磁场下使用.和演示电表配接时,演示电表不应接其他电源和电路,以防损坏仪表.