电阻率测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的电阻率测量装置，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，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；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；数据采集设备的温度测量端经导线与传感器支架相连接，以测量容器中的温度值。本实用新型的电阻率测量装置，保证了温度传感器可反映出待测导体的真实温度，保证了测量结果的准确性。通过在容器的外围设置存放冰块的外套容器，使得待测导体的温度可达到0摄氏度，便于待测导体电阻率的计算。
【专利说明】
电阻率测量装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电阻率测量装置，更具体的说，尤其涉及一种结构简单、测量 精准的电阻率测量装置。
【背景技术】
[0002] 电阻率表示物质的导电特性，在诸多应用场合，需要对导电物质的电阻率进行精 确标定和测量，以计算导电物质作为电子元件时的电阻。再者，在理论教学过程中，需要指 导学生测量导电材料的电阻率，以培养学生的理论计算和实验能力。这就需要有一种结构 简单合理、成本低廉但能精准测量导电材料电阻率的实验装置和，来精准测量待测材料的 电阻率。
[0003] 对于某一材料来说，不同温度下的电阻率是不同的，电阻率通过公式（4)进行求 取：
[0004] Pt = Po(l+at+bt2+ct3+. . .) (4)
[0005] 式中，Pt是温度为t时的电阻率，Pq为t = 0°C时的电阻率，a，b，c为常系数，由于常数 b比a小很多，在不太大的温度范围内，b可以略去，于是上式可近似写成：
[0006] Pt = Po(l+at) (3)
[0007] 式中a称为该金属电阻率的温度系数。严格地说，a与温度有关，但在〇°C~100 °C范 围内，a的变化很小，可看作不变。由此可见，求取公式（3)中的a即可获取被测金属的电阻 率。
【发明内容】
[0008] 本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种电阻率测量装置。
[0009] 本实用新型的电阻率测量装置，包括容器、加热器、加热电源、数据采集设备和上 位PC机，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、温度传感器和加热电阻丝，容器的顶端设置有对 其密封的密封盖，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、传感器支 架和加热支架，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；
[0010] 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;容器的外围设置有可进行 拆卸和组装的外套容器，外套容器中存储有用于将容器中的温度冷却至o°c的冰块;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、负极导线与测量支架相连接，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相连接，以测量容器中的温度值。
[0011] 本实用新型的电阻率测量装置，所述待测导体经加持装置固定于测量支架上，测 量支架的数目为两个，所述加持装置由左固定座、右固定座和伸缩杆组成，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，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;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。
[0012] 本实用新型的电阻率测量装置，所述加热支架与加热器、测量支架与数据采集设 备、传感器支架与数据采集设备均通过插接头相连接。
[0013] 本实用新型的有益效果是:本实用新型的电阻率测量装置，通过在容器的底部设 置加热电阻丝，在容器的同一高度位置处设置待测导体和温度传感器，在电阻丝加热的过 程中，保证了温度传感器可反映出待测导体的真实温度，保证了测量结果的准确性。通过在 容器的外围设置存放冰块的外套容器，使得待测导体的温度可达到0摄氏度，便于待测导体 电阻率的计算。
[0014] 进一步地，通过在两测量支架上分别设置左、右固定座，右固定座上设置有伸缩杆 和压缩弹簧，且左固定座、伸缩杆上均设置有承托板，依靠左固定座和伸缩杆对待测导体的 加持，承托板对待测导体的支撑作用，有效地实现了对待测导体的固定。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的电阻率测量装置的主视图；
[0016] 图2为本实用新型的电阻率测量装置的左视图；
[0017] 图3为本实用新型的电阻率测量装置的俯视图；
[0018] 图4为本实用新型中固定待测导体的加持装置的结构图；
[0019] 图5为本实用新型中容器与存储有冰块的外套容器相配合的结构图；
[0020] 图6为获取的电阻率与温度的关系图。
[0021 ]图中：1容器，2加热器，3加热电源，4数据采集设备，5上位PC机，6密封盖，7待测导 体，8温度传感器，9加热电阻丝，10测量支架，11传感器支架，12加热支架，13插接头，14外套 容器，15环形塞，16冰块，17正极导线，18负极导线，19左固定座，20右固定座，21伸缩杆，22 压缩弹簧，23导向孔，24承托板。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023] 如图1、图2和图3所示，给出了本实用新型的电阻率测量装置的主视图、左视图和 俯视图，图5给出了容器与存储有冰块的外套容器相配合的结构图，所示的电阻率测量装置 由容器1、加热器2、加热电源3、数据采集设备4、上位PC机5、待测导体7、温度传感器8、加热 电阻丝9、测量支架10、传感器支架11、加热支架12、外套容器14组成，所示容器1的内部为空 腔，上端开口，容器1可采用玻璃器皿。测量支架10、传感器支架11、加热支架12均由导体材 料构成，其数量均为2个，且均贯穿于密封盖6进行设置。加热支架12的下端伸入至容器1的 底部，两加热支架12支架设置有多个加热电阻丝。两测量支架10、两传感器支架11的下端位 于容器1内部空腔的中部，待测导体7固定于两测量支架10的下端，传感器支架11固定于两 传感器支架11的下端，且待测导体7、温度传感器8位于同一高度，以便在下方电阻丝加热的 过程中，温度传感器8可反映待测导体7的真实温度值。
[0024] 所示的加热电源3与加热器2相连接，加热器的输出导线经插接头13与加热支架12 相连接，以实现对加热电阻丝的供电。数据采集设备4与上位PC机5相连接，以便将采集的数 据上传至上位PC机5,以便上位机对采集的数据进行保存和处理。数据采集设备4的电阻测 量端经正极导线17、负极导线18分别与两测量支架10相连接，以实现对待测导体7的测量； 数据采集设备4的温度测量端经插接头13与两传感器支架11相连接，以实现温度测量。
[0025] 为了使待测导体7可达到0°C的温度，所示容器1的外围设置有外套容器14,外套容 器14中存储有碎冰块16,当容器1置于外套容器14中之后，外套容器14中的冰块16就位于容 器1的外围，经热传递之后，可使待测导体7和温度传感器8的温度达到0°C。所示的外套容器 14的顶部设置有环形塞15，以实现对外套容器14中冰块16的密封。
[0026] 如图4所示，给出了固定待测导体的加持装置的结构图，所示的加持装置由左固定 座19、右固定座20、伸缩杆21和压缩弹簧22组成，所示的左固定座19和右固定座20分别固定 于两测量支架10的下端，右固定座20上开设有导向孔23,伸缩杆21位于导向孔23中，压缩弹 簧22位于伸缩杆21与右固定座20之间。待测导体7位于左固定座19与伸缩杆21之间，左固定 座19、伸缩杆21上均设置有对待测导体7进行支撑的承托板24。在压缩弹簧22的作用下，通 过左固定座19和伸缩杆21对待测导体7的压持，以及承托板24对待测导体7的支撑，可使待 测导体7稳定地固定于两测量之间10上，并具有良好的导电性。
[0027] 电阻率测量装置的测量方法通过以下步骤来实现：
[0028] 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；
[0029] 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；
[0030] 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，以使容器的底部、外围均有冰块，并在外套容器的上部设置环形塞；
[0031] 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°C时，记录此时所采集的电压值和电流值，设其分 别为U0，I0;
[0032] e).移除冰块并加热，获取到0°C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l〇〇°C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tl、t2、…、tn，相应的电压值分别为U1、U2、…、Un，相应的电流值分别为 Ι1、Ι2、···、Ιη;
[0033] 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rl，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:
[0035] 其中，i = 0、l、2、…、η;
[0036] 根据公式(2)求取各温度下的电阻率：
[0038] 其中，Pl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、l、2、…、 η；
[0039] g).求取电阻率的计算公式，根据步骤f)中求取的η+1个数据点（tnPd，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:
[0040] pt = Po(l+at) (3)
[0041] pt为温度t下的电阻率，Po为温度为0°C下的电阻率，a为待测导体的电阻率的温度 系数；
[0042] 如图6所示，给出了获取的电阻率与温度的关系图。
[0043] 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。
【主权项】
1. 一种电阻率测量装置，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°C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;所示的外套容器（14)的顶部设置有环形塞（15)，以实现对外套容器（14) 中冰块(16)的密封。2. 根据权利要求1所述的电阻率测量装置，其特征在于: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 m)〇3. 根据权利要求1或2所述的电阻率测量装置，其特征在于: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。
【文档编号】G01R27/08GK205679691SQ201620351632
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月22日 公开号201620351632.7, CN 201620351632, CN 205679691 U, CN 205679691U, CN-U-205679691, CN201620351632, CN201620351632.7, CN205679691 U, CN205679691U
【发明人】邢进
【申请人】滨州学院, 邢进