实验二十三：高温超导材料的特性测试和低温温度计
2016.12.29
一、实验数据记录
1.室温检测：
表1.室温检测数据表
2.低温温度计对比数据及超导转变曲线数据：
见下表
3.液氮沸点监测数据：
表2：液氮沸点监测数据
二、实验数据分析、处理和结论
1.处理室温检测数据，给出三部分测量电路的电流、室温、室温下的超导样品的电阻：（1）电流：铂电阻：109.03mA
Si半导体电阻：100.00μA
样品电流：10.0165mA
（2）室温：
T=2.4516*109.03+25.736=293.03K
(3) 室温下，样品的电阻：
R=0.162/10.0165=0.0162Ω
2. 处理低温温度计对比数据，作图给出对比结果，总结三种温度计的特点：
图1：Si电压-温度曲线
Y=-0.0026x+1.2798 R2= 0.9994
图2：温差电偶电压-温度曲线
线性拟合：Y=0.0279x-2.6711 R2=0.990
非线性拟合：Y=0.000057x2+0.0061x-0.75127 R2=0.9998
结论：由图1：Si半导体电压随着温度呈线性相关，且是负相关。
由图2：温差电偶与温度成正相关，在拟合过程中发现，二次拟合要比一次的拟合精确的多。因此温差电偶电压应该与温度成二次关系。比较两图一直，Si半导体的温敏线性较好，成的是线性关系，温差电偶电压与温度成二次关系，铂电阻R与T成线性关系。
3.作图并用最小二乘法处理超导样品测量数据，给出转变温度。
图3：样品电阻-温度曲线
图4：样品电阻-温度电压（最小二乘法）
Y=0.000048x+0.00109 R-Square=0.9994
结论：由图3、4可知：随着温度下降，R首先以直线下降，在到达一定的温度时，斜率发生突变的点为转变温度。对于高温时的数据进行线性拟合，其近似一条直线。通过对于突变处的观察，突变温度约为103K。
4.处理液氮沸点检测数据，给出液氮沸点，液氮温度下超导样品的电阻、三部分测量电路
的电流，与温室数据对比，评测系统的精确度和稳定性。
液氮的沸点77.60K
超导样品电阻0.000Ω
Pt电阻电流99.84mA
Si半导体电流100.01μA
超导样品电流10.0165mA
Pt 的电阻精确到：0.01mV 0.01mA
Si 半导体电阻精确到：0.0001V 0.01*10^-6A
超导样品精确到：0.001Mv 0.0001 Ma
温差电偶温度计精确到：0.001Mv
铂U最小28.39 mV ,I 最小为99.84mA ，绝对误差为0.04% 和0.01%
硅电压最小：0.5155mV 电流：100.01*10^-6A ，绝对误差为0.02% 和0.01%
样品的电流最小为10.0165mA ，绝对误差0.001%
所以数据中只有样品和电偶可以到0，所以整个系统的精度在于这两个数据的测量。
且系统较为灵敏。
稳定性：
I Pt=（100.30-99.84）/99.84=0.5%
I Si=（100.01-100.00）/100.00=0.01%
I样品=（10.173-10.165）/10.165=0.08%
由此可见系统稳定性较好。
三、实验收获
升温时：
曲线轮廓与降温基本一致，但转折点明显提前了，原来大致103K，而升温时大致80K。.