電阻率測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型的電阻率測量裝置，包括容器、加熱器、加熱電源、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和上位PC機(jī)，特征在于：容器中設(shè)置有待測導(dǎo)體、溫度傳感器和加熱電阻絲，待測導(dǎo)體、溫度傳感器和加熱電阻絲分別固定于測量支架、傳感器支架和加熱支架的底端；加熱電阻絲位于待測導(dǎo)體和溫度傳感器的下方，以實現(xiàn)對待測導(dǎo)體、溫度傳感器的同步均勻加熱；數(shù)據(jù)采集設(shè)備的溫度測量端經(jīng)導(dǎo)線與傳感器支架相連接，以測量容器中的溫度值。本實用新型的電阻率測量裝置，保證了溫度傳感器可反映出待測導(dǎo)體的真實溫度，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過在容器的外圍設(shè)置存放冰塊的外套容器，使得待測導(dǎo)體的溫度可達(dá)到0攝氏度，便于待測導(dǎo)體電阻率的計算。
【專利說明】
電阻率測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種電阻率測量裝置，更具體的說，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、測量 精準(zhǔn)的電阻率測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 電阻率表示物質(zhì)的導(dǎo)電特性，在諸多應(yīng)用場合，需要對導(dǎo)電物質(zhì)的電阻率進(jìn)行精 確標(biāo)定和測量，以計算導(dǎo)電物質(zhì)作為電子元件時的電阻。再者，在理論教學(xué)過程中，需要指 導(dǎo)學(xué)生測量導(dǎo)電材料的電阻率，以培養(yǎng)學(xué)生的理論計算和實驗?zāi)芰?。這就需要有一種結(jié)構(gòu) 簡單合理、成本低廉但能精準(zhǔn)測量導(dǎo)電材料電阻率的實驗裝置和，來精準(zhǔn)測量待測材料的 電阻率。
[0003] 對于某一材料來說，不同溫度下的電阻率是不同的，電阻率通過公式（4)進(jìn)行求 ?。?br>[0004] Pt = Po(l+at+bt2+ct3+. . .) (4)
[0005] 式中，Pt是溫度為t時的電阻率，Pq為t = 0°C時的電阻率，a，b，c為常系數(shù)，由于常數(shù) b比a小很多，在不太大的溫度范圍內(nèi)，b可以略去，于是上式可近似寫成：
[0006] Pt = Po(l+at) (3)
[0007] 式中a稱為該金屬電阻率的溫度系數(shù)。嚴(yán)格地說，a與溫度有關(guān)，但在〇°C~100 °C范 圍內(nèi)，a的變化很小，可看作不變。由此可見，求取公式（3)中的a即可獲取被測金屬的電阻 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種電阻率測量裝置。
[0009] 本實用新型的電阻率測量裝置，包括容器、加熱器、加熱電源、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和上 位PC機(jī)，加熱電源用于給加熱器供電，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與上位PC機(jī)相通信，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸； 其特征在于:所述容器中設(shè)置有待測導(dǎo)體、溫度傳感器和加熱電阻絲，容器的頂端設(shè)置有對 其密封的密封蓋，密封蓋上設(shè)置有對其貫穿的且具有導(dǎo)體材料制成的測量支架、傳感器支 架和加熱支架，待測導(dǎo)體、溫度傳感器和加熱電阻絲分別固定于測量支架、傳感器支架和加 熱支架的底端；
[0010] 待測導(dǎo)體、溫度傳感器位于容器中的同一高度，加熱電阻絲位于待測導(dǎo)體和溫度 傳感器的下方，以實現(xiàn)對待測導(dǎo)體、溫度傳感器的同步均勻加熱;容器的外圍設(shè)置有可進(jìn)行 拆卸和組裝的外套容器，外套容器中存儲有用于將容器中的溫度冷卻至o°c的冰塊;加熱器 的輸出端與加熱支架相連接，以實現(xiàn)對加熱電阻絲的供電，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電阻測量端經(jīng) 正極導(dǎo)線、負(fù)極導(dǎo)線與測量支架相連接，以測量流經(jīng)待測導(dǎo)體的電流和加在兩端的電壓，數(shù) 據(jù)采集設(shè)備的溫度測量端經(jīng)導(dǎo)線與傳感器支架相連接，以測量容器中的溫度值。
[0011] 本實用新型的電阻率測量裝置，所述待測導(dǎo)體經(jīng)加持裝置固定于測量支架上，測 量支架的數(shù)目為兩個，所述加持裝置由左固定座、右固定座和伸縮桿組成，左固定座、右固 定座分別固定于兩測量支架上，右固定座上開設(shè)有與伸縮桿相配合的導(dǎo)向孔，伸縮桿的一 端位于導(dǎo)向孔中并可運動，伸縮桿與右固定座之間設(shè)置有壓縮彈簧;左固定座、伸縮桿上均 設(shè)置有對待測導(dǎo)體進(jìn)行支撐的承托板。
[0012] 本實用新型的電阻率測量裝置，所述加熱支架與加熱器、測量支架與數(shù)據(jù)采集設(shè) 備、傳感器支架與數(shù)據(jù)采集設(shè)備均通過插接頭相連接。
[0013] 本實用新型的有益效果是:本實用新型的電阻率測量裝置，通過在容器的底部設(shè) 置加熱電阻絲，在容器的同一高度位置處設(shè)置待測導(dǎo)體和溫度傳感器，在電阻絲加熱的過 程中，保證了溫度傳感器可反映出待測導(dǎo)體的真實溫度，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過在 容器的外圍設(shè)置存放冰塊的外套容器，使得待測導(dǎo)體的溫度可達(dá)到0攝氏度，便于待測導(dǎo)體 電阻率的計算。
[0014] 進(jìn)一步地，通過在兩測量支架上分別設(shè)置左、右固定座，右固定座上設(shè)置有伸縮桿 和壓縮彈簧，且左固定座、伸縮桿上均設(shè)置有承托板，依靠左固定座和伸縮桿對待測導(dǎo)體的 加持，承托板對待測導(dǎo)體的支撐作用，有效地實現(xiàn)了對待測導(dǎo)體的固定。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的電阻率測量裝置的主視圖；
[0016] 圖2為本實用新型的電阻率測量裝置的左視圖；
[0017] 圖3為本實用新型的電阻率測量裝置的俯視圖；
[0018] 圖4為本實用新型中固定待測導(dǎo)體的加持裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖5為本實用新型中容器與存儲有冰塊的外套容器相配合的結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖6為獲取的電阻率與溫度的關(guān)系圖。
[0021 ]圖中：1容器，2加熱器，3加熱電源，4數(shù)據(jù)采集設(shè)備，5上位PC機(jī)，6密封蓋，7待測導(dǎo) 體，8溫度傳感器，9加熱電阻絲，10測量支架，11傳感器支架，12加熱支架，13插接頭，14外套 容器，15環(huán)形塞，16冰塊，17正極導(dǎo)線，18負(fù)極導(dǎo)線，19左固定座，20右固定座，21伸縮桿，22 壓縮彈簧，23導(dǎo)向孔，24承托板。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0023] 如圖1、圖2和圖3所示，給出了本實用新型的電阻率測量裝置的主視圖、左視圖和 俯視圖，圖5給出了容器與存儲有冰塊的外套容器相配合的結(jié)構(gòu)圖，所示的電阻率測量裝置 由容器1、加熱器2、加熱電源3、數(shù)據(jù)采集設(shè)備4、上位PC機(jī)5、待測導(dǎo)體7、溫度傳感器8、加熱 電阻絲9、測量支架10、傳感器支架11、加熱支架12、外套容器14組成，所示容器1的內(nèi)部為空 腔，上端開口，容器1可采用玻璃器皿。測量支架10、傳感器支架11、加熱支架12均由導(dǎo)體材 料構(gòu)成，其數(shù)量均為2個，且均貫穿于密封蓋6進(jìn)行設(shè)置。加熱支架12的下端伸入至容器1的 底部，兩加熱支架12支架設(shè)置有多個加熱電阻絲。兩測量支架10、兩傳感器支架11的下端位 于容器1內(nèi)部空腔的中部，待測導(dǎo)體7固定于兩測量支架10的下端，傳感器支架11固定于兩 傳感器支架11的下端，且待測導(dǎo)體7、溫度傳感器8位于同一高度，以便在下方電阻絲加熱的 過程中，溫度傳感器8可反映待測導(dǎo)體7的真實溫度值。
[0024] 所示的加熱電源3與加熱器2相連接，加熱器的輸出導(dǎo)線經(jīng)插接頭13與加熱支架12 相連接，以實現(xiàn)對加熱電阻絲的供電。數(shù)據(jù)采集設(shè)備4與上位PC機(jī)5相連接，以便將采集的數(shù) 據(jù)上傳至上位PC機(jī)5,以便上位機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和處理。數(shù)據(jù)采集設(shè)備4的電阻測 量端經(jīng)正極導(dǎo)線17、負(fù)極導(dǎo)線18分別與兩測量支架10相連接，以實現(xiàn)對待測導(dǎo)體7的測量； 數(shù)據(jù)采集設(shè)備4的溫度測量端經(jīng)插接頭13與兩傳感器支架11相連接，以實現(xiàn)溫度測量。
[0025] 為了使待測導(dǎo)體7可達(dá)到0°C的溫度，所示容器1的外圍設(shè)置有外套容器14,外套容 器14中存儲有碎冰塊16,當(dāng)容器1置于外套容器14中之后，外套容器14中的冰塊16就位于容 器1的外圍，經(jīng)熱傳遞之后，可使待測導(dǎo)體7和溫度傳感器8的溫度達(dá)到0°C。所示的外套容器 14的頂部設(shè)置有環(huán)形塞15，以實現(xiàn)對外套容器14中冰塊16的密封。
[0026] 如圖4所示，給出了固定待測導(dǎo)體的加持裝置的結(jié)構(gòu)圖，所示的加持裝置由左固定 座19、右固定座20、伸縮桿21和壓縮彈簧22組成，所示的左固定座19和右固定座20分別固定 于兩測量支架10的下端，右固定座20上開設(shè)有導(dǎo)向孔23,伸縮桿21位于導(dǎo)向孔23中，壓縮彈 簧22位于伸縮桿21與右固定座20之間。待測導(dǎo)體7位于左固定座19與伸縮桿21之間，左固定 座19、伸縮桿21上均設(shè)置有對待測導(dǎo)體7進(jìn)行支撐的承托板24。在壓縮彈簧22的作用下，通 過左固定座19和伸縮桿21對待測導(dǎo)體7的壓持，以及承托板24對待測導(dǎo)體7的支撐，可使待 測導(dǎo)體7穩(wěn)定地固定于兩測量之間10上，并具有良好的導(dǎo)電性。
[0027] 電阻率測量裝置的測量方法通過以下步驟來實現(xiàn)：
[0028] a).截取待測導(dǎo)體，截取長度為L、直徑為d的待測導(dǎo)體，并將其固定于兩測量支架 之間；
[0029] b).線纜連接，首先將密封蓋置于容器的開口上，以實現(xiàn)容器的密封；然后將加熱 電源與加熱器相連接，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與上位PC機(jī)相連接，并將加熱器的輸出線通過插接頭 接于兩加熱支架上，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電阻測量端經(jīng)正極導(dǎo)線、負(fù)極導(dǎo)線接于兩測量支架上， 溫度測量端接于兩傳感器支架上；
[0030] c).將容器置于冰塊中，在外套容器中加入適量碎冰塊，并將容器置于外套容器 中，以使容器的底部、外圍均有冰塊，并在外套容器的上部設(shè)置環(huán)形塞；
[0031] d).冰點溫度數(shù)據(jù)采集，待冰塊與容器進(jìn)行充分的熱交換后，開啟數(shù)據(jù)采集設(shè)備和 上位PC機(jī)，當(dāng)溫度傳感器上傳的溫度為0°C時，記錄此時所采集的電壓值和電流值，設(shè)其分 別為U0，I0;
[0032] e).移除冰塊并加熱，獲取到0°C的數(shù)據(jù)后，將外套容器和冰塊移除，并開啟加熱 器，在容器內(nèi)的溫度逐漸上升至l〇〇°C的過程中，不斷采集相應(yīng)溫度下的電壓、電流值;設(shè)采 集的溫度點分別為tl、t2、…、tn，相應(yīng)的電壓值分別為U1、U2、…、Un，相應(yīng)的電流值分別為 Ι1、Ι2、···、Ιη;
[0033] f).求取各溫度下的電阻率，設(shè)正極導(dǎo)線與相應(yīng)測量支架連接后的總電阻為rl，負(fù) 極導(dǎo)線與相應(yīng)測量支架連接后的總電阻為r2,通過公式（1)求取ti溫度下待測導(dǎo)體的電阻 值Ri:
[0035] 其中，i = 0、l、2、…、η;
[0036] 根據(jù)公式(2)求取各溫度下的電阻率：
[0038] 其中，Pl為待測導(dǎo)體ti溫度下的電阻率，S為待測導(dǎo)體的橫截面積，i = 0、l、2、…、 η；
[0039] g).求取電阻率的計算公式，根據(jù)步驟f)中求取的η+1個數(shù)據(jù)點（tnPd，以溫度為 橫坐標(biāo)、電阻率為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，采用二次曲線擬合的算法，求出公式(3)中的電 阻率溫度系數(shù)α:
[0040] pt = Po(l+at) (3)
[0041] pt為溫度t下的電阻率，Po為溫度為0°C下的電阻率，a為待測導(dǎo)體的電阻率的溫度 系數(shù)；
[0042] 如圖6所示，給出了獲取的電阻率與溫度的關(guān)系圖。
[0043] h).實驗結(jié)束，實驗完畢后，關(guān)閉加熱器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備，拆除加熱器、數(shù)據(jù)采集設(shè) 備與測量支架、傳感器支架、加熱支架之間的連接導(dǎo)線，完成電阻率測量實驗。
【主權(quán)項】
1. 一種電阻率測量裝置，包括容器（1)、加熱器(2)、加熱電源（3)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(4)和 上位PC機(jī)(5)，加熱電源用于給加熱器供電，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與上位PC機(jī)相通信，以實現(xiàn)數(shù)據(jù) 傳輸;其特征在于:所述容器中設(shè)置有待測導(dǎo)體(7)、溫度傳感器(8)和加熱電阻絲(9)，容器 的頂端設(shè)置有對其密封的密封蓋(6)，密封蓋上設(shè)置有對其貫穿的且具有導(dǎo)體材料制成的 測量支架（10)、傳感器支架（11)和加熱支架（12)，待測導(dǎo)體、溫度傳感器和加熱電阻絲分別 固定于測量支架、傳感器支架和加熱支架的底端； 待測導(dǎo)體、溫度傳感器位于容器中的同一高度，加熱電阻絲位于待測導(dǎo)體和溫度傳感 器的下方，以實現(xiàn)對待測導(dǎo)體、溫度傳感器的同步均勻加熱；容器（1)的外圍設(shè)置有可進(jìn)行 拆卸和組裝的外套容器（14)，外套容器中存儲有用于將容器中的溫度冷卻至0°C的冰塊 (16);加熱器的輸出端與加熱支架相連接，以實現(xiàn)對加熱電阻絲的供電，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電 阻測量端經(jīng)正極導(dǎo)線（17)、負(fù)極導(dǎo)線（18)與測量支架相連接，以測量流經(jīng)待測導(dǎo)體的電流 和加在兩端的電壓，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的溫度測量端經(jīng)導(dǎo)線與傳感器支架（11)相連接，以測量 容器中的溫度值;所示的外套容器（14)的頂部設(shè)置有環(huán)形塞（15)，以實現(xiàn)對外套容器（14) 中冰塊(16)的密封。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻率測量裝置，其特征在于:所述待測導(dǎo)體(7)經(jīng)加持裝置 固定于測量支架（10)上，測量支架的數(shù)目為兩個，所述加持裝置由左固定座（19)、右固定座 (20)和伸縮桿(21)組成，左固定座、右固定座分別固定于兩測量支架上，右固定座上開設(shè)有 與伸縮桿相配合的導(dǎo)向孔(23)，伸縮桿的一端位于導(dǎo)向孔中并可運動，伸縮桿與右固定座 之間設(shè)置有壓縮彈簧（22);左固定座、伸縮桿上均設(shè)置有對待測導(dǎo)體進(jìn)行支撐的承托板 m)〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻率測量裝置，其特征在于:所述加熱支架（12)與加熱 器(2)、測量支架（10)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備(4)、傳感器支架（11)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備均通過插接頭 (13)相連接。
【文檔編號】G01R27/08GK205679691SQ201620351632
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月22日 公開號201620351632.7, CN 201620351632, CN 205679691 U, CN 205679691U, CN-U-205679691, CN201620351632, CN201620351632.7, CN205679691 U, CN205679691U
【發(fā)明人】邢進(jìn)
【申請人】濱州學(xué)院, 邢進(jìn)