[發明專利]電阻率測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201610257080.8
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105717362B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 邢進
• 申請（專利權）人: 濱州學院;邢進
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 褚慶森

1.一種電阻率測量裝置的測量方法，電阻率測量裝置包括容器(1)、加熱器(2)、加熱電源(3)、數據采集設備(4)和上位PC機(5)，加熱電源用于給加熱器供電，數據采集設備與上位PC機相通信，以實現數據傳輸；其特征在于：所述容器中設置有待測導體(7)、溫度傳感器(8)和加熱電阻絲(9)，容器的頂端設置有對其密封的密封蓋(6)，密封蓋上設置有對其貫穿的且具有導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體和溫度傳感器的下方，以實現對待測導體、溫度傳感器的同步均勻加熱；容器(1)的外圍設置有可進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℃的冰塊(16)；加熱器的輸出端與加熱支架相連接，以實現對加熱電阻絲的供電，數據采集設備的電阻測量端經正極導線(17)、負極導線(18)與測量支架相連接，以測量流經待測導體的電流和加在兩端的電壓，數據采集設備的溫度測量端經導線與傳感器支架(11)相連接，以測量容器中的溫度值；

所述待測導體(7)經加持裝置固定于測量支架(10)上，測量支架的數目為兩個，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，右固定座上開設有與伸縮桿相配合的導向孔(23)，伸縮桿的一端位于導向孔中并可運動，伸縮桿與右固定座之間設置有壓縮彈簧(22)；左固定座、伸縮桿上均設置有對待測導體進行支撐的承托板(24)；

所述加熱支架(12)與加熱器(2)、測量支架(10)與數據采集設備(4)、傳感器支架(11)與數據采集設備均通過插接頭(13)相連接；

其特征在于，電阻率測量裝置的測量方法，通過以下步驟來實現：

a).截取待測導體，截取長度為L、直徑為d的待測導體，并將其固定于兩測量支架之間；

b).線纜連接，首先將密封蓋置于容器的開口上，以實現容器的密封；然后將加熱電源與加熱器相連接，數據采集設備與上位PC機相連接，并將加熱器的輸出線通過插接頭接于兩加熱支架上，數據采集設備的電阻測量端經正極導線、負極導線接于兩測量支架上，溫度測量端接于兩傳感器支架上；

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，以使容器的外圍均有冰塊，并在外套容器的上部設置環形塞；

d).冰點溫度數據采集，待冰塊與容器進行充分的熱交換后，開啟數據采集設備和上位PC機，當溫度傳感器上傳的溫度為0℃時，記錄此時所采集的電壓值和電流值，設其分別為U₀，I₀；

e).移除冰塊并加熱，獲取到0℃的數據后，將外套容器和冰塊移除，并開啟加熱器，在容器內的溫度逐漸上升至100℃的過程中，不斷采集相應溫度下的電壓、電流值；設采集的溫度點分別為t₁、t₂、…、t_n，相應的電壓值分別為U₁、U₂、…、U_n，相應的電流值分別為I₁、I₂、…、I_n；

f).求取各溫度下的電阻率，設正極導線與相應測量支架連接后的總電阻為r1，負極導線與相應測量支架連接后的總電阻為r2，通過公式(1)求取t_i溫度下待測導體的電阻值R_i：

其中，i＝0、1、2、…、n；

根據公式(2)求取各溫度下的電阻率：

其中，ρ_i為待測導體t_i溫度下的電阻率，S為待測導體的橫截面積，i＝0、1、2、…、n；

g).求取電阻率的計算公式，根據步驟f)中求取的n+1個數據點(t_i，ρ_i)，以溫度為橫坐標、電阻率為縱坐標建立直角坐標系，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α：

ρ_t＝ρ₀（1＋αt) (3)

ρ_t為溫度t下的電阻率，ρ₀為溫度為0℃下的電阻率，α為待測導體的電阻率的溫度系數；

h).實驗結束，實驗完畢后，關閉加熱器、數據采集設備，拆除加熱器、數據采集設備與測量支架、傳感器支架、加熱支架之間的連接導線，完成電阻率測量實驗。