在工业生产中，通常采用前述的接触式温度传感器。接触式测温方法虽有结构简单、可靠、准确度高等优点，但在某些场合下（如等离子体加热或受控热核反应等），必须采用非接触式测温。较接触式而言，非接触式温度传感器技术相对较新，还处于动态发展上升阶段。
辐射式温度传感器是通过被测对象发出的热辐射强度来测量其温度的。其优点是能够测量运动物体的温度并且不破坏其被测温度场，又可以在中温或低温领域进行测量。常用的辐射式温度传感器包括光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色温度计、红外温度计或热像仪等。
其中，光学高温计发展最早，应用最广。在确定波长下，根据Ｍ.普朗克定律，通过测量单色辐射强度即单色辐射亮度来测量温度。具有结构简单，使用方便，测温范围广（700℃～3200℃）的特点，常用于测量高温炉窑的温度。
光电高温计是在光学高温计基础上发展起来的能自动连续测温的传感器，主要优点有灵敏度高（高达0.5℃）、准确度高、使用波长范围不受限制（可见光、红外范围段均可应用）、响应时间短（可在10-6s内）等。
辐射高温计习惯上也称全辐射温度计，是专指以热电堆为热接受元件的辐射感温器与电压指示或记录仪表构成的温度测量仪表，是基于被测物体的辐射热效应而进行工作的，优点是灵敏度高、坚固耐用、可测较低温度，缺点是测量易受环境中的水蒸汽、CO2的影响。
比色温度计是通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度的，其特点是测温准确度高、响应快、可测量小目标，适用于冶金、水泥、玻璃等行业，常用于测量铁液、锅液、熔渣及回转窑物料温度等。
红外温度传感器是根据热辐射体在红外波段的辐射能量来测量温度的，属部分辐射式温度传感器。按测量方式可分为固定式与扫描式，依据光学系统的不同又可分为可变焦点式与固定焦点式等。具有使用寿命长、性能可靠、反应快等优点，在国外塑料、五金、食品和饮料行业等垂直市场中的应用非常广泛。
热像仪是通过检测物体所发射的3～5.6μm（短波）或8～14μm（长波）红外线束，利用热图像技术，给出热辐射体的温度、温度分布的数值，并转换成可见的热图像。因其具有测量范围广（-170℃～2000℃）、准确度高（能分辨到0.1℃）、响应快（ms级）、测温距离宽（从几厘米到天文距离）等优点，近几年发展很快，应用范围也越来越广，常用于工业、天文、气象、资源探测、公安、医疗、军事等部门。如食品和饮料工业中常用于检测食物的温度变化，在过程工业中常用其测量电气或机械设备的表面温度及缺陷定位，实现状态检修等。
其它类别的温度传感器
光纤温度传感器是当前发展迅速和应用领域逐渐扩大的温度传感器。根据光纤在传感器中的作用，可将其细分为功能型光纤传感器（光纤不仅作为导光物质，
也作为感温元件）、非功能型传感器（光纤仅起导光作用，感温功能由非光纤型敏感元件完成）、拾光型传感器（用光纤作探头，接收被测对象辐射的光或被其反射、散射的光）。根据使用方法分类为接触式光纤温度传感器（如荧光光纤温度传感器、半导体吸收光纤温度传感器、分布参数式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器等）和非接触式光纤温度传感器（如辐射光纤温度传感器等）。这类产品具有电/磁绝缘性好、高灵敏度、体积小、重量轻、可弯曲等优点。光纤测温技术方兴未艾，前途无可限量。
声波温度传感器是基于声波或超声波在气体介质中的传播速度与该气体绝对温度平方根的函数关系来测量气体温度及其温度场的。具有测量原理简单、非接触、测量范围宽（0～1900℃）、可在线测量等优点，已在发电厂锅炉、垃圾焚烧炉、水泥回转窑等温度测量中得到应用。核四级共振温度传感器是利用NQR 核四级共振吸收频率随温度升高而减少的特性制成的温度测量仪表，具有高准确度（可达±0.005℃）、高分辨率（可达1mK）、重现性好、互换性佳、温度范围广等优点，可以用作标准温度计或高精度实用温度计
实验三十二温度传感器温度控制实验 一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用 二、实验说明 这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接 着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验 码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样 就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的
接触式测温方法的分类和适用范围 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。它通过将两种不同材料的导体或半导体A和B 焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个接触点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，并在回路中形成热电流，因此，可将温度的变化转变成热电势或热电流的变化。热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ①测量精度高； ②测量范围广； ③构造简单，使用方便； ④将温度转换成电信号，便于处理和远传。 热电势的产生 热电势＝接触电势＋温差电势！ 接触电势：金属导体的材料不同，导体内部自由电子密度不同→自由电子扩散→若A导体的自由电子密度较大，则→较多的自由电子由A至B，而返回较少→平衡时，A导体失去电子带正电，B导体得到电子带负电→A、B接触处形成一定的电位差，及接触电势（帕尔帖电势）。 k：玻尔兹曼常数 （k=1.38×10－23J/K） e：电子电荷量 （e＝1.602×10－19） NA：导体A电子密度 NB：导体B电子密度 T：接触点绝对温度 温差电势：单一导体两端温度不同，导体内部自由电子高温端具较大动能→自由电子向低温端扩散→高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电→导体内部形成静电场，阻止电子继续扩散→动态平衡时，在导体两端产生一个电位差，及温差电势（汤姆逊电势） δ:汤姆逊系数，表示温差为1℃时所产生的电动势值，与导体材料的性质有关。 热电势是T和T0的温度函数的差，而不是温差的函数－热电势的非线性
若两个电极为同种导体，则NA=NB，δA=δB，则EAB(T，T0)≡0，即热电偶必为两种材料组成；若T=T0，则EAB(T，T0)≡0，即产生热电势的条件是两接点温度不同；导体接触面积无关。若T0＝0，则EAB(T，T0)＝f（T）,热电势和温度之间为唯一对应的单值函数关系。结论：热电势的大小只与两种导体材料A、B及冷热端温度有关，与热电极的形状、大小、长短，以及两导体接触面积无关。 构成热电极的导体材质有何要求？ 均质导体定律 由同一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不产生热电势 热电偶的热电势如何输出？ 在制作热电偶时，一定要选用均质材料，以防止因材质不均匀而产生附加热电势，造成测量误差。热电偶必须采用两种不同材质的导体组成 中间导体定律 A、B构成的热电偶回路接入第三种导体C，只要中间导体两端温度相同，那么中间接 入的导体对热电偶回路的总热电势没有影响。如第三种导体两端温度不等，将造成热电势变化，变化取决于导体热电性质与接点温度。因此，接入导体材料要尽量与热电偶热电性质相近 当热电偶参比端温度波动较大时，如何实现单变量测量？ 在热电偶回路中，如果热电极A、B分别和连接导体A’、B’相连，其接点温度分
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
非接触式温度测量 马弗炉网：admin 添加时间：2012-10-26 18:06 浏览：345 非接触式温度测量 热电偶和热电阻属于接触式温度测量，测量时必须与被测对象达到热平衡状态，才能真实反映对象的温度。接触式测量方法有时受测量环境的影响，如腐蚀、污染、还原气氛、振动以及磨损等因素，使测量变得困难。由于热电偶测量范围有限，对于温度超过2300℃高温电阻炉，接触式测量温度比较困难。基于热辐射原理的非接触式测量方法可以克服上述困难，因为非接触测量不需要与被测对象处在同一环境中，更不需要与被测对象接触，而且测量温度较高，在高温电阻炉温度测控中得到了广泛应用。非接触测量仪器常见的有光学高温计、光电高温计、全辐射高温计和光电比色高温计。 光学高温计 光学高温计又称单波辐射高温计，是辐射高温计的一种，可测量的温度范围800~6000℃，它广泛地用来测量冶炼、轧钢、玻璃熔窖、锻打、热处理等温度。隐丝式光学高温计的组成，如图一所示，由物镜1、目镜4构成的光学装置，用于对比标准光源的亮度温度。吸收玻拜2用来提高测量范围。标准光源是一个可调节亮度的灯丝3。由电均盘R和电源E组成的亮度调节装置，通过调节灯丝电流，来改变灯全的亮度。指示电表的显示与炉子温度相对应。
光学高温计是利用受热物体的单色辐射强度随温度升高而增长的原理来进行高温测量的，具体是利用了亮度均衡法。被测物体成像于高温计的灯丝平面上，调节滑线电阻盘，使灯丝的亮度与被测物体的亮度相均衡，灯丝轮廓就隐灭于被测物体的影像中，就可由仪表直接读取被测物体的亮度温度。指示电表是按绝对黑体(黑体是指能全部吸辐射能的物体)来进行温度刻度的，但被测物体往往是非黑体，由光学高温计所测得的亮度温度，必须用该物体的单色辐射系数，经查表修正后，才能求得该被测物体的实际温度。由于单色辐射系数总小于1，物体的亮度温度低于实际温度。
5温度测量仪表
第五章 温度测量仪表 第一节 概述 在化工生产中温度是个最常见和非常重要的物理参数。由于物体的很多物理及化学性质都与温度有关，很多生产过程都必须在适当的温度下才能进行，因此，对温度进行精确的测量和控制十分重要。 一、 概念 1、 什么是温度？ 温度是反映物体冷热程度的一个状态参数，也可以说是对物体冷 热程度的一种度量。 2、 温标：是温度的数值表示方法，是温度的标尺。常用温标有摄氏温 标（℃）、华氏度（℉）和凯氏温标（K ）三种，且℃＝5/9 (℉- 32)；℉=9/5 ℃+32；℃=K-273.15。 二、测温仪表的分类 测温仪表根据其在使用时感温元件是否与被测介质直接接触，可分为接触式和非接触式两大类： 第二节 热电阻 热电阻温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质，再用显示仪表把电阻值的变化显示出来。 测温仪 接触非接触式 膨胀压力表热电阻热电偶Pt10、B 、S 、K 、液体膨胀固体膨胀水银温度计 双金属温度光学高温辐射高温比色高温
工业使用热电阻可检测-200~+500℃范围的温度，其使用特点是：测量精度高，尤其适用于低温测量；常用热电阻有铂、铜热电阻。 一、热电阻的材料 用作热电阻的材料必须具有以下性质： ①具有较大的电阻温度系数；②电阻率要大；③电阻与温度近于线性关系；④热容量 小；⑤物理化学性质稳定；⑥易加工、复制性强，价格便宜。 二、铂热电阻。 1、铂的纯度：是用电阻比R100/R0来表示；R100是铂在标准大气压下， 水的沸点时阻值；R0是铂在水三相点的电阻值。 2、连接方式：采用三线制连接，目的是在与电桥构成测温仪表时，可 从减小一、二次仪表间连接导线因环境温度变化而引起的测量误 差。 三、热电阻的测温原理。 热电阻阻值随温度的变化关系式：R t=R0〔1+∝0(t-t0)〕； R0—温度为t0时的电阻值；∝0—温度为t0时的电阻温度系数。 热电阻测量的温度的变化，通过测量电路(平衡电桥)转换成相应的电压信号，经放大器放大后，指示或记录被测介质的温度。 第三节热电偶 热电偶温度计使用范围广，可以完成-100~1600℃范围内的温度测量，且便于远距离传送与集中检测。 一、测温原理： E AB(T,T0)=E AB(T,0)－E AB(T0,0)
成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目非接触温度计 院系电子工程学院
摘要 人体温度相对恒定是维持人体正常生命活动的重要条件之一，当体温高于41度或低于35度时将严重影响人体各系统的机能活动，甚至危害生命。很多疾病都可使体温正常调节机能发生障碍而使体温发生变化，如非典型肺炎的首要症状就是发烧。临床上对病人检查体温，观察其变化对诊断疾病或判断某些疾病的预防有重要意义。 在大型集会或各类活动中，由于参加人数众多，如果再入场时能对体温进行检测，则能有效控制各类传染病的交叉传播。非接触式体温计所需测温时间短，不需要与体肤接触，避免了病菌交叉感染，并且可以进行数据记录与判断，非常适合这种情况下使用。 当今世界，随着科学与技术的不断提高，各个领域对方便快捷的自动化的要求不断提高。而本文所研究的红外测温系统由于对被测物体的辐射进行的是非接触无损测量，测量过程中不会扰乱被测部分的温度场，响应快、温度分辨率高。温度测量主要有两种方法：一种是传统的接触式测量，另一种是以红外测温为代表的非接触式测量。传统的温度测量不仅反应速度慢，而且必须与被测物体接触。在人们的日常生活中，测量温度普遍使用水银温度计，反应比较慢，而且水银一旦泄露会产生污染并且有毒。红外测温以红外传感器为核心进行非接触式测量，克服了传统测温的不足，得到了广泛的应用。 自然界一切温度高于绝对零度的物体，都在不停地向外发出红外线。物体发出的红外线能量大小及其波长分布同它的表面温度有密切关系，物体的辐射能量与温度4次方成正比，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克定律。因此如果通过测量物体辐射出的红外能量的大小就能测定物体的表面温度。微小的温度变化会就会引起明显的辐射能量变化，因此利用红外辐射测量温度的灵敏度很高。 关键词：红外传感器单面机非接触温度计
河南中医学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 题目：基于单片机温度检测与控制系统设计 院系：信息技术学院 专业：计算机科学与技术 班级：2010级计科班 学号：2010180042 学生姓名：郭文珠 指导教师：谢志豪 2013年11月13日 一、立题依据（包括研究的目的与意义及国内外现状）： 研究的目的与意义 这次毕业设计选题的目的主要是让我们将所学的知识应用与生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制系统的设计、制作、控制、测试的全过程，提高对单片机的认识和实际操作的能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求，培养自己的研发能力，提高自己的查阅资料，语言表达和理论联系实际的能力。 温度控制无论在日常生活还是工业生产中都有分厂重要的作用，随着社会经济的高速发展，更多方面对温度控制的可靠性和稳定性有了更高的要求，而单片机进行温度的调节就具备很高的可靠性[1]。 国内外现状 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并行指进示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统[2]。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展[3]。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展[4]。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享可靠性差等缺点[5]。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。 二、研究主要内容（包括计划解决的具体问题或实现的基本功能，研究中的重难点分析、实用性及创新性分析，预期达到的成果等。不得低于800字）： 计划实现的基本功能 温度控制系统主要是完成温度信号采集、处理、显示等功能[6]。设 计叙述了基于单片机的温度检测与控制系统的设计，包括硬件的设计以 及软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行 采集，把温度转成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过转化器
《电子技术》课程设计报告 题目温度测量与控制电路 学院（部）电子与控制工程学院 专业电子科学与技术 班级 学生姓名郭鹏 学号 13 指导教师（签字） 前言 随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度范围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。
本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。 目录 摘要与设计要求 (4) 第一章：系统概述 (5) 第二章：单元电路设计与分析 (5) 1) 方案选择 (5) 2)设计原理与参考电路 (6) 1 放大电路 (6) 2 低通滤波电路 (7) 3 温度控制电路 (8) 4 报警电路 (9) 5 A/D转换器 (10)
6 译码电路 (11) 第三章：系统综述、总体电路图 (14) 第四章：结束语 (15) 参考文献 (15) 元器件明细表 (15) 收获与体会，存在的问题等 (16) 温度测量与控制电路 摘要： 利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度范围进行比较，如果超出预定范围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。 关键字：温度测量温度控制信号放大 A/D转换声光报警 设计要求： 1. 测量温度范围为200C～1650C，精度 0.50C； 2. 被测量温度与控制温度均可数字显示； 3. 控制温度连续可调； 4. 温度超过设定值时，产生声光报警。
温度测量仪表的分类 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 按工作原理分为膨胀式、电阻式、热电式，辐射式。 玻璃管温度计是根据液体热膨胀原理测温，双金属温度计是根据固体热膨胀原理测温，热电阻根据热阻效应原理测温，热电偶根据热电效应原理测温，辐射高温计根据热辐射原理测温。 一、热电偶 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ①测量精度高、热惯性小。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。 ④输出信号为电信号，便于远传。 1．热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在 回路中形成一个电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工 S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 工业用热电偶的测温范围见下表： 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃，B偶不用补偿导线，用普通的屏蔽线。
西电“星火杯”论文 人体温度非接触式测量仪 院系: 电子工程学院 班级: 021012 作者：02101165 02101109 02101169 02101135 02101122 西安电子科技大学
摘要 红外测温技术由于其方便、快速、准确的特点而被广泛应用于医学、航空以及钢铁制造等工业中。本文介绍了一种使用51单片机作为控制器、基于红外热释电温度传感器TPS434的非接触式电子体温计的实现方法，并在此基础上给出了实现电子体温计的电路原理以及程序流程。 系统工作原理是智能电子体温计是一种典型的智能化仪表，它以单片机作为核心，在软件控制下，与其它硬件电路相结合，实现智能化的体温测量。系统硬件组成环节主要有：温度传感器、放大电路、A／D转换电路、单片机系统、液晶显示模块和语音芯片。其软件部分包括：A／D转换、数字滤波、智能功能以及显示等程序。其工作原理是：体温信号由温度传感器变换为电信号后，进入放大电路进行放大处理以满足A／D转换器的要求，然后在A／D转换程序控制下经A／D 转换器转换成数字信号。此信号送入单片机系统，利用单片机本身的软件功能进行数字滤波、线性化处理、数据存储、逻辑判断，从而实现相应的智能功能。并将最后的测量结果送人液晶显示模块，在显示程序控制下进行显示，包括显示温度数据和汉字。同时语音芯片在程序的控制下进行语音播报。从而使测温前后的各种操作更趋于智能化和人性化。 关键词: 单片机; 红外体温计; 热电堆; 热敏电阻; TPS434;
ABSTRACT The technique of temperature measurement is widely used in iatrology, aviation,and stell manufacture because of its convenience, fast speed and high accuracy. This paper introduce a method to design an un-touched electronic thermometer which based on MS51 single chip and infared sensor TPS434. Also, it gives the principle of the electronic thermometer and the programe flow figure. System is the principle of intelligent electronic thermometer is a typic intelligent instruments, to SCM as its core, under the control of the software, hardware and other circuits combined, and intelligent temperature measurement. System hardware links are: temperature sensors, amplifier, A / D converter circuit, SCM systems, liquid crystal display modules and voice chips. Some of its software, including: A / D converter, digital filtering, intelligent show, and other functions and procedures. Its working principle is: the temperature signals from temperature sensors to transform electrical signals, into the amplifier to zoom in processing to meet the A / D converter requirements, and then in the A / D converter controlled under the A / D converter into digital Signal. This signals into the SCM system, using their own SCM software for digital filtering, linear processing, data storage, logical judgement, thus realizing the corresponding intelligent functions. And the final survey results to give liquid crystal display modules, are displayed under the program control, including temperature data and display Chinese characters. At the same time voice chip in the process conducted under the control of voice broadcast. So that the temperature before and after various operations tend to be more intelligent and humane. Keywords: Single chip; Infared thermometer; Thermopile; Thermistor; TPS434;
温度检测仪表的应用与作用 一、温度测量的基本概念温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。华氏温标(oF)规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报氏1度，符号为oF。摄氏温度(℃)规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报氏1度，符号为℃。热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68(Rev-75)。但由于IPTS-68温示存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90，ITS-90温标替代IPTS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。1990年国际温标(ITS-90)简介如下。1.温度单位热力学温度(符号为T)是基本功手物理量，它的单位为开尔文(符号为K)，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中，使用了与273.15 K(冰点)的差值来表示温度，因此现在仍保留这各方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度(符号为T90)和国际摄氏温度(符号为t90)2.国际温标ITS-90的通则ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的，即在全量程中，任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比，T90的测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高的复现性。3.ITS-90的定义第一温区为0.65K到5.00K之间,T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661 K)之间T90是用氦气体温度计来定义.第二温区为平衡氢三相点(13.8033 K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度.银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光
温度测量仪表标准作业指导书 一、目的 细化和量化温度测量仪表设备的安装、故障排除和校验维护，使温度测量设备正确稳定运行。 二、范围 热电偶、热电阻、双金属温度计等温度测量仪表的安装，维护和故障排除作业 三、作业流程图 四、标准作业指导 第一部分:温度测量仪表安装----以热电偶安装为例 1、作业准备 、作业材料 、热电偶测温原理及结构 1)热电偶测温原理 热电偶测温原理是基于赛贝尔效应，即两种不同成分的导体两端相连构成回路，若两连接端温度不同，则在回路内产生热电流，形成热电势。这个回路产生 的热电势由接触电势和温差电势组成。由于导体材料一定，热电偶产生的热电势 实际上是热电偶两端温度的函数，而且只与温度有关。 2)热电偶的结构 常用的热电偶是由热电极（热偶丝）、绝缘材料（绝缘管）和保护套管等部分构成的。 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶有国家标准的热电势与温度、容许的误差、标准分度表等。我国从1988年1月1日起，热 电偶全部按IEC国标生产，并指定S、R、B、K、E、J、T7种标准化热电偶为我国 统一设计型热电偶。非标准型热电偶则一般用于特殊场合，国家并没有统一制定 严格的标准。
、热电偶的选型 具体选型流程为：型号的选择—分度号的选择—防爆等级的选—精度等级的选择—安装固定形式的选择—保护管材质的选择—长度或插入深度的选择。 在选择热电偶的时候，要根据所要求的使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合因素进行参考。 1）选择测量精度和温度测量范围。 使用温度在1300℃~1800℃，要求精度比较高时，一般选用B型热电偶； 要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电 偶；使用温度在1000℃~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电 偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型 热电偶；250℃以下及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而 且精度高。 2）使用环境气氛的选择。 S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使 用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。 3）选择耐久性及热响应性。 线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间快又要 求有一定的耐久性，选择铠装热电偶比较合适。 4）测量对象的性质和状态对热电偶的选择。 运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。 2、热电偶的安装 、介质温度的测量 测量介质温度的热电偶通常采用插入式安装方法，配保护套管和固定装置，保护套管直接与被测介质接触。 、基本安装形式 根据固定装置结构的不同，一般采用以下几种安装形式： 1)固定装置为固定螺纹的热电偶，可将其固定在有内螺纹的插座内，它们之间的垫 片作密封用。 2)固定装置采用活动紧固装置，如无固定装置的热电偶（需另外加工一套活动紧固 装置），其安装形式如图2所示。热电偶安装前缠绕石棉绳，由紧固座和紧固螺
178(RC001)型非接触式电子体温计 专用于人体测温.抗击流感专业非接触体温检测仪. 适用于：甲型H1N1流感患者排查。 精确：测量偏差±0.2度。测量时间0.5秒钟。 高温报警：可自由设定报警温度。 存储数据：可存储32个测量数据，便于分析对比。可进行温度修正. 医疗器械生产许可证号：食药监械生产许可证20081646号。 一、新版测温仪产品参数： 精确：测量偏差≤±0.2度。（采用进口红外线探测系统） 快速：测量时间＜0.5秒钟。 易用：一键测量，操作方便。 非接触：对人体额头测量，不接触人体皮肤。 长寿命：装2节5号电池，可使用超过10万次，产品使用寿命＞300万次。 测量距离：在5~15CM之内都可以适应，无需固定测量距离。 大屏显示：大屏幕液晶显示，白色背光，任何光线下都可以清晰显示。 温度报警：自由设定报警温度。 存储数据：存储32个测量数据，便于分析参考对比。 设置修改：可以修改设置参数，以适应不同肤色的人种（白人、黑人、黄色人种等） 单位转换：使用摄氏度、华氏度可相互转换。 产品用途：
人体体温测量：准确的测量人体体温，替代传统的水银体温计。 皮肤温度测量：测量人体皮肤表面温度，比如可用于断肢再植手术时需要测量皮肤的表面温度。 物体温度测量：测量物体的表面温度，比如可用于茶杯外表的温度的测量。 液体温度量：测量液体的温度，如婴儿洗澡水的温度、奶瓶内牛奶温度等。 技术性能： 1．正常使用条件温度：环境温度：10℃-40℃ 2．电源：DC3V（2粒AA电池） 3．尺寸：196×150×50㎜（长×宽×高） 4．重量：220g 5．测量范围：体温模式：32℃--42.9℃ 表面模式：0℃~60℃ 6．精度:0.2℃ 7．功率：≤50Mw 8．测量距离：5CM-15CM 9．自动关机：5秒 二、图片展示： 三、使用方法： 注意事项: - 遵循此说明书中的保养建议 - 此产品适合于专业用途或是家庭用途 - 产品使用的环境温度一定是在10~40℃. - 产品必须保持干净以及放在干燥的地方. - 请勿将额温枪放在有电击的地方. - 请勿将额温枪放置在极端的温度环境:高于50℃或低于-20℃.
课程设计 课程名称测控电路课程设计_____ 题目名称温度检测及控制电路_ 学生学院信息工程学院_______ 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2014年1 月1日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称温度检测及控制电路 学院信息工程学院 专业班级 测控技术与仪器专业 光机电一体化方向11（1-2） 姓名关汉记 学号3111002392 一、课程设计的内容 1、设计内容 （1）详细分析集成运算放大器构成的差动放大器工作原理及调零过程； （2）把测量得到的数据输入Matlab，用Matlab画出测温放大电路温度－电压关系曲线及比较器电压传输特性曲线； （3）详细分析电路中滞回比较器的电压传输特性对温控电路的作用和影响； （4）计算差动放大电路的电压放大倍数，计算所实现电路的滞回门限宽度； （5）详细分析测温电桥的工作原理； （6）分析如何设定温度控制点。 2、电路仿真 根据温度检测及控制电路工作原理，选用相应软件实现电路的仿真，并画出电路各点的信号波形，观察电桥输出、差动放大器输出及比较器输出信号随温度的变化趋势。 3、使用Protel绘制电路原理图，布局PCB板，使用热转印或者曝光方法制作电路板，根据系统原理图及所选择的元件及参数，购买相应元器件，完成电路焊接、调试。 二、课程设计的要求与数据 1、完成温度检测及控制电路的设计与制作； 2、讨论与分析，制作与调试，演示与答辩，提交设计报告。
三、课程设计应完成的工作 1、电路原理图设计； 2、电路工作原理分析； 3、电路参数计算与分析； 4、电路原理仿真； 5、电路制作、调试； 6、撰写设计报告； 7、实物演示与答辩。 四、课程设计进程安排 序号课程设计各阶段内容地点起止日期 1 布置设计安排；讲授设计内容；说明设计要求待定13．12．23 上午 2 方案设计、分析与比较实验楼 1-412 13．12．23 下午 3 确定方案和电路参数，理论计算、分析与仿真实验楼 1-412 13．12．24 4 绘制电路原理图；电路制作、调试；实验楼 1-412 13．12．25 5 撰写设计报告；实验楼 1-412 13．12．26 6 实物演示、答辩、成绩评定实验楼 1-412 13．12．27 五、应收集的资料及主要参考文献 1.张国雄等编。测控电路，机械工业出版社，2001.8. 2.赵负图主编，现代传感器集成电路，人民邮电出版社，2000.1. 3.刘征宇主编，线性放大器应用手册，福建科学技术出版社，2005.1. 4.蔡锦福等编，运算放大器原理与应用，科学出版社，200 5.7. 5.自编，测控电路设计型实验任务书. 发出任务书日期：2013年12月20日指导教师签名：计划完成日期： 2013年12月20日系主任签名：主管院长签名：
自动化仪表大作业 课题名称：非接触式测温仪 班级： 姓名：
一、方案选择 随着现代科学技术的发展，传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求，对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。本红外测温仪设计的出发点也正是基于此。 非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工艺简单，成木较低，测温时不接触被测物体，具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点，但利用红外辐射测量温度，也必然受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，其测量误差较大。 在这种温度测量技术中红外温度传感器的选择是非常重要的，而且不仅在点温度测量中要使用红外温度传感器，大面积温度测量也可使用红外温度传感器。本设计正是采用红外温度传感器这种温度测量技术，它具有温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点；另外红外温度传感器的种类较多，发展非常快，技术比较成熟，这也是本设计采用红外温度传感器设计非接触温度测量仪的主要原因之一。 二、系统设计原理 远红外测温系统由以下几部分组成：远红外透镜及滤光系统、测试装置、A/D转换器、微处理机（单片机）和终端显示组成。结合红外测温的工作原理及实际操作的需要，进行了相关参数的计算和论证，在确定方案可行的情况下，最后得出远红外测温仪系统的原理框图如图2.2所示。远红外测温仪系统是集信号采集、数据处理、误差分析、输出显示及危险报警为一体的多功能、智能化的测温系统。而信号采集系统中最重要的是用滤光片收集远红外区域内（8～14um）的光谱，使红外测温的波长范围相对缩小，精度有所提高。因此，远红外测温仪在工业系统温度的测量上有更好的应用。随着现代技术的发展，红外测温仪的设计也越来越先进、品种越来越繁多、功能越来越齐全、价格不断的趋于稳定。 具体操作：将远红外测温仪对准被测的物体，按触发器启动单片机，并在仪器的LED上读出温度数据，保证测温距离和光斑尺寸之比。使用远红外测温仪时还必须注意：1、只测量表面温度，红外测温仪不能测量内部温度。2、不能透过
在工业生产中，通常采用前述的接触式温度传感器。接触式测温方法虽有结构简单、可靠、准确度高等优点，但在某些场合下（如等离子体加热或受控热核反应等），必须采用非接触式测温。较接触式而言，非接触式温度传感器技术相对较新，还处于动态发展上升阶段。 辐射式温度传感器是通过被测对象发出的热辐射强度来测量其温度的。其优点是能够测量运动物体的温度并且不破坏其被测温度场，又可以在中温或低温领域进行测量。常用的辐射式温度传感器包括光学高温计、光电高温计、辐射高温计、比色温度计、红外温度计或热像仪等。 其中，光学高温计发展最早，应用最广。在确定波长下，根据Ｍ.普朗克定律，通过测量单色辐射强度即单色辐射亮度来测量温度。具有结构简单，使用方便，测温范围广（700℃～3200℃）的特点，常用于测量高温炉窑的温度。 光电高温计是在光学高温计基础上发展起来的能自动连续测温的传感器，主要优点有灵敏度高（高达0.5℃）、准确度高、使用波长范围不受限制（可见光、红外范围段均可应用）、响应时间短（可在10-6s内）等。 辐射高温计习惯上也称全辐射温度计，是专指以热电堆为热接受元件的辐射感温器与电压指示或记录仪表构成的温度测量仪表，是基于被测物体的辐射热效应而进行工作的，优点是灵敏度高、坚固耐用、可测较低温度，缺点是测量易受环境中的水蒸汽、CO2的影响。 比色温度计是通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度的，其特点是测温准确度高、响应快、可测量小目标，适用于冶金、水泥、玻璃等行业，常用于测量铁液、锅液、熔渣及回转窑物料温度等。 红外温度传感器是根据热辐射体在红外波段的辐射能量来测量温度的，属部分辐射式温度传感器。按测量方式可分为固定式与扫描式，依据光学系统的不同又可分为可变焦点式与固定焦点式等。具有使用寿命长、性能可靠、反应快等优点，在国外塑料、五金、食品和饮料行业等垂直市场中的应用非常广泛。 热像仪是通过检测物体所发射的3～5.6μm（短波）或8～14μm（长波）红外线束，利用热图像技术，给出热辐射体的温度、温度分布的数值，并转换成可见的热图像。因其具有测量范围广（-170℃～2000℃）、准确度高（能分辨到0.1℃）、响应快（ms级）、测温距离宽（从几厘米到天文距离）等优点，近几年发展很快，应用范围也越来越广，常用于工业、天文、气象、资源探测、公安、医疗、军事等部门。如食品和饮料工业中常用于检测食物的温度变化，在过程工业中常用其测量电气或机械设备的表面温度及缺陷定位，实现状态检修等。 其它类别的温度传感器 光纤温度传感器是当前发展迅速和应用领域逐渐扩大的温度传感器。根据光纤在传感器中的作用，可将其细分为功能型光纤传感器（光纤不仅作为导光物质，
温度检测与控制电路设计报告 一. 设计要求 运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器、继电器等设计温度监测与控制电路, 检测电路中用热敏电阻Pt100（或热电偶）作为测温原件，对实时温度进行监控采集，当温度超过设定值（如60±2?C)时，能自动停止加热，否则将继续加热，具有自动指示“加热”与“停止”功能(不设计加热电路)，并用单片机控制A/D转换和实时温度显示。 1、根据要求设计温度检测电路和温度控制电路的原理图； 2、运用multisim仿真软件对所设计的电路进行仿真，并确定连接实物时所需采用的原件，连接实物图； 3、制作PCB电路板图； 4、编写用单片机控制A/D转换和温度显示的程序，并在单片机实验箱上进调试； 5、分析实验现象，记录实验结果。 二. 设计的作用、目的 学习运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路的方法，学会电子电路的组装、调试和测量方法；同时掌握运用单片机试验箱即时显示温度的原理和单片机试验箱的使用。 三.设计的具体实现 1．系统概述 运用双臂电桥、差动集成运放搭建温度采集电路，Pt100热电阻作为双臂电桥的一个桥臂，当温度变化时，Pt100对应的阻值也会发生变化，电桥会产生差压，通过差动集成运放对差压信号进行放大，并送给滞回比较器进行电压比较，从而决定滞回比较器的输出电位（“高”或者“低”），控制二极管的亮灭。同时将放大的信号送入单片机，通过温度与阻值，阻值与电压值的对应关系编写程序来实现温度显示。 系统结构框图：
2．单元电路设计、仿真与分析 用multisim仿真电路图如下： 3.用Protel绘制电路原理图和PCB电路板图 用Protel绘制的电路原理图： 电气规则检查：