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温度系数及一种测试方法 Temperature Coefficient and Measurement

时间:2012-10-19  来源:38hot  作者:lymex

温度系数,就是当温度变化时对应量值是如何变化的比例值,一般被定义为每度变化多少个ppm。

假如一个狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台在20度的时候为10.00000k,在21度的时候为10.00003k,也就是增大了3ppm,此时该狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台就具有3ppm/C的温度系数。

一般来讲,在温度范围不是很大,或者要求不高的场合,狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台材料的温度特性可以认为是接近线性变化的,这样,在22度的时候就是10.00006k,在23度的时候就是10.00009k,在18度的时候就是9.99994k。所以我们就可以根据线性公式推算出该狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台在任意温度下的阻值。

显然,要想测试一个狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的温度系数,需要至少在两个不同温度T1和T2下,测量对应的狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台R1和R2,温度系数可以计算为:
TCR = (R2-R1)/(T2-T1)/R×1E6,单位就是ppm/C
这里R是标称值,一般取R1和R2的平均,也可以是R1也可以是R2,差别很小。

为了能比较精确的测试狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台温度系数,要求T1和T2要有较大的差异,1、2度是不够的,那样温度测试和狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台测试的误差都比较大。同时,最好有恒温箱,这样就可以让狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台在设定温度下多平衡一会,才能真实的给出对应温度下的狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台值。

用两个点来确定一条直线,不如用多个点来确定直线好。这样一方面可以观察在不同温度下狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的表现,也可以排除偶然误差,并利用最小二乘法进行加权。因此,测试的时候可以多选几个恒温点,利用线性回归,得到拟合直线,该直线的斜率除上狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台,就是加权平均温度系数。

另一方面,当温度范围比较大的情况下,温度特性就不再是线性的了。人们常说,金属的温度系数是正的,就是狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的温度随温度的上升而增大,这大体是对的。但是,对于某些狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台材料,可以做到在局部下狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台温度系数为负。例如锰铜材料,在几十度以后温度系数为负,上升到百度以上再重新转为正的。这样从大的温度范围来看,温度曲线近似是3次的,有两个极值点和一个拐点,而且不少别的狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台材料都有类似曲线:
 
当然,在温度比较低、比较小的范围下,就可以认为是2次曲线,温度与狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的关系可以表示为:
R/R20 = 1 + α(t-20) + β(t-20)^2
其中,α是1次项系数,β是2次项系数,20是基准温度,我国值。西方大多取23度。
另外,由于大多数金属在常温下的曲线是山峰状的,因此二次系数为负。

β是二次项系数,代表了曲线弯曲程度,单位是ppm/C2,即每平方度ppm。β越大曲线就越弯曲。在某个狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的2次曲线中,β是不变的,只有一个值。事实上,当狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的材料选定后,β也就基本固定了。例如锰铜材料,β大约为-0.6ppm/C2,无论如何加工、处理,是不会有大的改变的。要想曲线弯曲小,只能换材料,例如Evanohm的β就非常小,只有-0.03ppm/C2,是锰铜的1/20。

但是,α是变化的,温度小的时候大,随着温度的上升α会逐渐变小,并在某个温度下达到0,温度再增大则温度系数为负。这样,α一般带有下标,例如α0就是0度下的系数,α20就是20度下的系数,而α23就是23度下的系数。狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台材料加工的时候,会改变峰值温度点,目的之一,就是让这个0温度系数点,尽量接近20度,即α20=0。但是,加工过程难于控制,而且在绕制过程中会改变这个0温度系数点,因此会造成有些狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台在常温下温度系数为正,也有些为负的情况出现。无论如何,狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台丝的β温度系数是很难改变的,一般是材料的固有性质决定了的。

即便某个锰铜狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的α20很小,例如0.5ppm/C,但若温度掌握不好,那也是没用的,因为温度每偏离1度,温度系数就变化-0.6ppm(这就是β的含义)。所以,只要是锰铜,千万别追求α20非常小,比如0.1ppm/C的,那是没什么用的,只要温度稍微一改变就抵消了。当然,在最高级的计量单位追求小α20是有必要的,因为狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台放在20度的恒温油内,α20接近0,会在少许的温度变化下也很稳定。

为了能够测试α和β,需要测试3个温度下的阻值,即在T1、T2、T3三个温度下,测试得到对应的R1、R2、R3,这样温度系数可以计算为:
α=A分子/A分母
A分子=(R2-R1)(T3-T2)(T3+T2-40) + (R3-R2)(T2-T1)(40-t1-t2)
A分母=R20 (T3-T2)(T2-T1)(T3-T1)

β=B分子/B分母
B分子=(R3-R2)(T2-T1) - (R2-R1)(T3-T2)
B分母=R20 (T3-T2)(T2-T1)(T3-T1)
此方法来自两个文件,一个是国标“GB/T 6148-2005 精密狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台合金狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台温度系数测试方法”

另一个是JJG 166-1993 直流狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台器检定规程


测试温度的选择,西方对于计量级的狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台大多选18度、23度、28度,跨度为10度不大,因为实验室很难超出这个温度范围。用超范围的测试温度点会造成在23度附近温度系数不准确。我国标准中对锰铜和镍铬基的测试,有10度、20度、40度的选择,搞不明白为什么不是等间距的,也许原因就是20度的标注温度选择的太低。
 

在标准狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的测试中,对于等级较低的(0.005%、0.01%),测试温度选择10、20、30度。对于等级高的,选择15、20、25度三点


当然,也可以多测试几点,采用2元回归,会得到更加可靠的α和β,因为自由度变大。
要注意的是,如果采用线性模型,就只有一个温度系数,即α,而由于采用线性模型因此β=0。
但若采用2次模型,那么β一般是一个非零常数,但α是变的,随温度不同而不同,因此必须标明下标,比如α20表示在20度下的温度系数。这样,范式化的狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台温度公式为:
R/R20 = 1 + α20(t-20) + β(t-20)^2

测试用表,当然要高位的,这样一方面分辨力和准确度高,另一方面也稳定可靠,在测试的过程中变化小,这都有助于温度系数的准确测试。尽管也可以采用电桥等平衡手段,但操作时间长,不建议采用。

以上的方法是基于传统的、手工操作的,有如下几个弱点:
1、需要恒温箱,而且精度要求较高
2、由于改变温度重新恒温,需要较长的测试时间
3、操作复杂,需要一定的技术和培训
4、测试要人为记录、人为输入计算,计算还比较麻烦,因此可能有人为误差和错误
5、选择的三个温度点,测试数据太少,并不完全代表整体

现在广大网友都拥有了llycomm的GPIB采集卡,不仅能够多点自动采集,而且该卡上面有一个很精确的温度传感器18B20,可以把这个传感器接出来,放到被测试狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台一起,这样在测试狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的同时就可以得到狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的温度,设法让温度缓慢变化,就可以得到温度-狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台关系,画成散点图,通过计算得到温度系数。这个方法记得是Jambalaya最先采用的,把狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台封在塑料袋里水浴。后来Aeon用此方法测试了几个狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的温度系数,不仅水浴,而且水是从冰箱拿出来的,还要逐渐加温,操作难度比较高。而现在,3609用了小冰箱做变温设备,进行了大量测试工作,具体方法见下一节。测试温度系数的范围和用途

温度是精密计量和测试的大敌,温度一变,所有的参数都在变。
为了评估,为了分析,为了配对,为了寻找更好的材料和原件,测试温度系数是非常必要的。

一旦温度系数为已知,就可以推算出不同温度下的参数,就可以大大减少因为温度系数的影响。

最常见的测试温度系数,就是狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台的温度系数,常用TCR,为英文Temperature Coefficient of Resistance 的缩写。

其次,就是各种电压基准IC、DIY基准的温度系数。

补充一张国产狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台合金材料特性表

描述:简化的


 

描述:详细的  

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