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第二章 温度测量热电阻非接触

红外测温方法的工作原理及测温(自己总结的)

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

热电阻工作原理

热电阻工作原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。 与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即 Rt=Rt0[1+α(t-t0)] 式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。 热电阻材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻种类 (1)精密型热电阻:工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点。从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。 (2)铠装热电阻:铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点: ①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小; ②机械性能好、耐振,抗冲击; ③能弯曲,便于安装; ④使用寿命长。

热电阻的测温电路

Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛,涉及到各行各业的各个方面,在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发,设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度,还可以测量液体等的温度,在实际应用中,该系统运行稳定、可靠,电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

目录 1 前言 (4) 1.1 传感器概况 (4) 1.2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2.1 设计内容 (8) 2.2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4.1 总体电路图 (11) 4.2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5.1 测温电路的工作原理 (12) 5.2 测温电路的实现 (14) 5.3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6.1 制作过程 (16) 6.2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是: ①测量精度高。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。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 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,如图所示。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大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 常用的热电偶材料有: 热电偶分度号热电极材料 正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 2.热电偶的种类及结构形成

(1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定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。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 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℃。 热电偶冷端补偿原理 热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

热电阻电路测温计设计

燕山大学 传感器原理及应用课程设计题目:热电阻温度传感器器 学院(系)电气工程学院 年级专业: 12级自动化仪表 学号: 120103020133 学生姓名:马冰卿 指导教师:童凯 教师职称:教授

一、概述 1.1 热电阻温度传感器简介 热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。 热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200~+850°C范围内的温度,少数情况下,低温可测至1K,高温达1000°C。 热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成,热电阻也可以与温度变送器连接,将温度转换为标准电流信号输出。 用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率,输出最好呈线性,物理化学性能稳定,复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。 1.2 pt100热电阻简介 pt100是铂热电阻,它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为:当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理:当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆,它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。

二、工作原理 2.1 热电阻工作原理 与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。下面以铂电阻温度传感器为例:Pt100 是电阻式温度传感器,测温的本质其实是测量传感器的电阻,通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号,然后再将模拟信号转换成数字信号,再由处理器换算出相应温度。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即 ()[]010t t Rt Rt -+=α (1) 式中,Rt 为温度t 时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为: t e Rt B A = (2) 式中Rt 为温度为t 时的阻值;A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测 量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。 2.2 接线方式 采用pt100测温一般有三种接线方式:二线制、三线制、四线制。 ① 二线制接法:这种接法不考虑PT100电缆的导线电阻,将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起,这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻,因此只能适用于测温距离较近的场合。

推荐使用的热电阻Pt100测温电路

铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃~650℃)范围的温度测量中。 PT100是一种广泛应用的测温元件,在-50~600℃℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系,所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正,模拟校正有很多现成的电路,其精度不高且易受温漂等干扰因素影响,数字化校正则需要在微处理系统中使用,将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中,根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。 常用的Pt电阻接法有三线制和两线制,其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的桥臂上,使得导线电阻得以消除。常用的采样电路有两种:一为桥式测温电路,一为恒流源式测温电路。其中图1为三线制桥式测温电路,图2为两线制桥式测温电路,图3为恒流源式测温电路。下面分别对桥式电路和恒流源式电路的原理在设计过程中应注意事项进行说明(注:这两个电路本人均有采用及试验,证明可行) 一、桥式测温电路 桥式测温的典型应用电路如图1所示(图1和图2均为桥式电路,分别画出来是为了说明两线制接法和三线制接法的区别)。 测温原理:电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源;采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥(其中R1=R2,VR2为100Ω

精密电阻),当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时,电桥输出一个mV级的压差信号,这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号,该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3=R4、R5=R6、放大倍数=R5/R3,运放采用单一5V供电。 设计及调试注意点: 1. 同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小; 2. 改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数,以便满足设计者对温度范围的要求 3. 放大电路必须接成负反馈方式,否则放大电路不能正常工作 4. VR2也可为电位器,调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定,例如Pt100的零点温度为0℃,即0℃时电阻为100Ω,当电位器阻值调至109.885Ω时,温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节,这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。 5. 理论上,运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数,但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系,压差信号比理论值小很多,实际输出信号为 4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) (1) 式中电阻值以电路工作时量取的为准。 6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准,因为如果直接VCC的话,当网压波动造成VCC发生波动时,运放输出的信号也会发生改变,此时再到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中去查表求值时就不正确

热电阻的单片机测温系统

摘要 电子温度计是日常生活中最普遍的电子产品之一,常用的转换元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等,通常我们将这些转换元件通过非电量转化电量的检测方法,结合电量和温度之间的关系,我们可以计算出其温度值。在本课题中将介绍一种利用电阻电桥失衡输出的电压转换温度的设计。在设计中,利用AT89S系列单片机作为控制器,计算铂电阻(PT100)电量与温度的转换,并在LED显示温度。 关键词:AT89S52 ADC0832 Abstract Electronic thermometer isin daily lifethe mostcommon oneof electronicproducts, and thecommoninterface element havehe at resistance,thermal resistance, thermocouple,etc., usually we will these interface element through the non-electricity into electricity d etection methods, combined with power and the relationshipbetween the temperature, we can calculate the temperature value. In this topicwill introducea kind of makeuse of the resistance br idgeunbalanced output voltage transition temperature design. In the design,the use of AT89S seriesmicrocontrolleras the controller, calculationof platinum resistance(PT100) powe rand temperatureconversion, and intheLEDdisplay temperature. ?Keyword:AT89S52 ADC0832

电子电路设计实验(热电阻温度测量系统的设计与实现)

北京邮电大学 电子电路综合设计实验 课题名称:热电阻温度测量系统的设计与实现

索引 一、概要 1.1、课题名称 热电阻温度测量系统的设计与实现 1.2、报告摘要 为了实现利用热敏电阻测量系统温度,设计实验电路。利用热电阻100为温度测量单元,系统主要包括传感电路、放大电路、滤波电路、转换电路和显示电路五个单元构成。通过包含热敏电阻的电桥电路实现温度信号向电信号的转换,利用三运放差分电路实现放大差模信号抑制共模信号并通过二极管显示二进制数来显示温度值。此电路可以定量的显示出温度的与转换器输入电压的关系,再通过量化就可以实现温度测量的功能。报告中首先给出设计目标和电路功能分析,然后讨论各级电路具体设计和原理图,最后总结本次实验并给出了电路图。 1.3、关键字 测量温度热敏电阻差分放大低通滤波转换 二、设计任务要求 (1)了解掌握热电阻的特性和使用方法。 (2)了解数模转换电路的设计和实现方法。 (3)了解电子系统设计的方法和基本步骤。 (4)设计一个利用热电阻100 为温度测量元件设计一个电子测温系统,用发光二极管显示的输出状态,并模拟测温(实际上实验室给的是300), 用软件绘制完整的电路原理图()。 三、设计思路与总体结构图

图1:热电阻温度测量的系统原理框图 如图将系统划分为传感器电路、放大电路、滤波电路、转换电路显示器和电源电路共六个单元。传感器是由100及若干精密电阻和电位器构成的电桥电路组成;放大器是有运放324构成仪表放大器,具有较高的共模抑制比和输入阻抗;滤波电路采用高精度07二阶低通有源滤波器;模数转换电路是用0804进行设计,并利用555N产生频率为1到1.3的时钟信号来使数模转换电路实现实时同步;显示电路由发光二极管构成;电源电路采用变压器、稳压模块和整流桥等器件进行设计。 四、分块电路和总体电路的设计 4.1、温度传感器电路设计 4.1.1铂热电阻 热电阻是利用温度变化是自身阻值随之变化的特性来测量温度的,工业上广泛的用于测量中低温区(-200℃—500℃)的温度。 铂热电阻在氧化性介质中,甚至在高温下,物理、化学性质都比较稳定,因此具有较好的稳定性和测量精度,主要用于高精度温度测量和标准测温装置中。 铂热电阻与温度的关系,在0—630.74℃以内为 在-190-0以内为: 式中为t时的电阻值;是0时的电阻值;t为任意温度值;A、B、C为 分度系数,,。 但是实际实验中的使用的是300,而且根据在实验室的实际测量300在20℃时是325Ω,而且其阻值随着温度的升高而降低。 4.1.2热电阻温度传感器的接入方式 热电阻由于精度高、性能稳定等优点在工业测试中得到广泛应用。流过热电阻的电流一般为4-5,不能过大,否则产生热量过多而导致影响测量精度。

热电阻测温原理及常见故障

热电阻及其测温原理 在工业应用中,热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度。对于500℃以下的中、低温度,热电偶的输出的热电势很小,这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高,否则难以实现精确测量;而且,在较低温区域,冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。 1、热电阻的测温原理 与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即 R t=R t0[1+α(t-t0)] 式中,R t为温度t时的阻值;R t0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 R t=Ae B/t 式中R t为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。 2、工业上常用金属热电阻 从电阻随温度的变化来看,大部分金属导体都有这个性质,但并不是都能用作测温热电阻,作为热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(最好呈线性关系)。 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu 50的应用最为广泛。 3、热电阻的信号连接方式 热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间存在一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

非接触温度计)

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

常用温度测量仪表分类

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。 辐射原理测温。 -50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最 +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。 2、热电偶的结构 一般由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的固定形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接无固定装置等多种形式。 热电极:一般金属Φ0.5~3.2mm,昂贵金属Φ0.3~0.6mm,长度与被测物质有关,一般为300~2000mm,通常在350mm左右; 绝缘管:隔离热电偶与被测物,一般在室温下要5MΩ左右; 3、非标准型热电偶 2400~2800℃的高温,它的特点是在高温下易氧化,只能用于真空或惰性气氛中,热电势率为S偶的2倍,在2000℃时的热电势接近30mV,价格仅为S偶的1/10. 二、热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。测量范围为-200~500℃,它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。 1.热电阻测温原理及材料

热电阻与热电偶的测量原理及区别

热电阻与热电偶的测量原理及区别 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。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。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 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大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2.热电偶的种类及结构形成 (1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶 我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定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。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下: ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端

热电阻的测温电路

热电阻的测温电路公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛,涉及到各行各业的各个方面,在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发,设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度,还可以测量液体等的温度,在实际应用中,该系统运行稳定、可靠,电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

目录 1 前言 (4) 1.1 传感器概况 (4) 1.2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2.1 设计内容 (8) 2.2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4.1 总体电路图 (11) 4.2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5.1 测温电路的工作原理 (12) 5.2 测温电路的实现 (14) 5.3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6.1 制作过程 (16) 6.2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)

热电阻温度计的结构和原理

热电阻温度计的结构和原理 其优点如下: 1、循环周期9~13秒,生产效率高,—条线年产标砖6000万块。 2、蒸养车可码放砖坯16层,有效利用蒸压釜,节约蒸压能耗23%。 3、整机布局结构紧凑,占地面积小,能节省土建投资成本达28%。 4、抓坯和码垛定位精度高,减少中间周转过程,提高制品的成品率。 5、自动化程度高,操作简单方便,实现单机单人操作。 热电阻温度计的结构和原理? 热电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、 体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点,因此应用非常广泛。负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同,它具有

负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线,非线性度较大,因此在使用时要进行线性化处理,线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线,但比较复杂。热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流,测量电阻两端就得到一个电压,然后就可以求得温度。如能测得热敏电阻两端的电压,再知道参数和系数k,则可计算出热敏电阻的环境温度,也就是被测的温度。这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压温度变化的关系了。电阻温度计就 是把热敏电阻两端电压值经a/d转换变成数字量,然后通过软件方法计算得到温度值,再通过进行显示。 热电阻温度计的工作原理 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。1、热电阻测温原

理及材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加 这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。2、热电阻的类型1)普通型热电阻从热电阻的测温 2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2--φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击; ③能弯曲,便于安装④使用寿命长。3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于bla--b3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。铠

非接触式测温仪表优缺点

非接触式测温仪表优缺点 非接触式测温仪表是基于物体的热辐射原理设计而成的。测量时.感温元件不与被测对象直接接触、通常用来测定1000℃以上.移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度。 其优点是: (1)测温范围广(理论上讲没有上限限制).适于高温测量; (2)测温过程中不破坏被测对象的温度场.不影响原温度场分布; (3)能测运动物体的温度; (4)热惯性小.探测器的响应时间短.测温响应速度快.约2 -3s,易于实现快速与动态温度测量。在一些特定的条件下,例如核子辐射场.辐射测温可以进行准确而可靠的测量。 非接触式测温仪表的缺点是: (I)它不能直接测得被测对象的真实温度。要得到真实温度.需要进行发射率的修正.而发射率是一个影晌因素相当复杂的参数.这就增加了对测量结果进行处理的难度。 (2)由于是非接触。辐射温度计的测量受中间介质的影响较大。待别是在工业现场条件下。周围环境比较恶劣,中间介质对测量结果的影响就更大。在这方面.温度计波长范围的选择是很重要的。 (3)由于辐射测温的原理复杂.导致温度计结构复杂,价格较高。 非接触式测温仪表主要有辐射温度计、光纤辐射温度计等.其中前者又分为全辐射温度计、

亮度温度计(光学高温计、光电高温计)和比色温度计。 玻璃作为非接触式测温的被测物体 玻璃是透明的可见物,其光谱在近红外光谱范围之内,它的发射率与波长和玻璃的厚度有关。显示了窗玻璃的发射率及辅射率。当光谱范围在5~8μm之间时,它的发射率最高,因此玻璃的温度在这个范围可以可靠测得。测量值符合玻璃的表面温度,与玻璃的厚度无关,在这个范围而且也基本没有辐射出现。为了避免测量受到周围环境空气的影响,测温仪只采用很窄的红外光谱带。高质量的测温仪只在这个所谓环境窗的光谱范围工作,因为那里不会因为空气湿度或碳氧化物引起对红外射线的吸收,这样就避免了因空气湿度或测量距离的改变而造成测温误差。图2显示了这种环境窗对传输空气的状况。窄带范围5(约5μm)用来测量表面的温度。IMPAC所有用于这一特殊的测温任务的测温仪都在5.14μm的光谱范围工作,因为在这个区域燃烧火头的热废气不会影响到测量值。 对于其他的应用范围,需要测量玻璃内部的温度,因为接近表面的玻璃层受对流的影响很大。这里需要测量的是熔化后的玻璃,就需要使用在近红外光范围的测温仪。这里可以使用硅或者INGAAS。他们的光谱敏感度在图2所示的环境窗的1和2。因为在不同的波长所达到的渗透深度也不同,测温仪的选择就取决于玻璃的层厚。SI的探测器所达到的渗透深度在窗玻璃为约190mm,IGA探测器可以达到290mm。另外这些深度值还和玻璃的成分有关。大约4mm的小的渗透深度在红外光谱范围4可以达到(IN 5/4 plus,IE 120/39)。 玻璃熔炉,工作槽和喂料器 非接触式测温技术在玻璃熔炉,熔化槽和玻璃喂料器越来越多地取代传统的热电偶测温。热电偶与测温仪相比在很高的工作温度和侵蚀性的环境条件下很快就会老化和漂移,为了保护热电偶,有些地方需要用铂金属做保护外壳,这样成本就会上升许多。 专门用于这一领域,IMPAC开发了一种测温仪,不需要冷却系统在环境温度达到250℃时也能工作,通过使用光纤高温计,可以显著地降低安装及运行费用,光纤可通过牢固的不锈钢外壳保护,最长可以达到30米。所需的安装附件如安装支角,空气清扫器,视管(直到1200℃均可使用),开式或闭式的不同长度的陶瓷管(最大可用到1800℃)也可以作为标准配件一

热电阻原理

热电阻原理--热电阻工作原理--pt100热电阻--热电偶和热电阻的区别 热电阻工作原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。 与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即 Rt=Rt0[1+α(t-t0)] 式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。 热电阻材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻种类 (1)精密型热电阻:工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点。从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。 (2)铠装热电阻:铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点: ①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小; ②机械性能好、耐振,抗冲击; ③能弯曲,便于安装; ④使用寿命长。 (3)端面热电阻:端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 (4)隔爆型热电阻:隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部

基于单片机的热电阻温度检测

温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生化领域中,得到了广泛应用。在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高企业的生产效率。本课程设计采用金属热电阻温度计进行测温,工业中常采用三线制接法,尤其是在测温范围窄,导线长,架设铜导线途中温度发生变化等情况。并通过ADC0809模数转换后经单片机送显示。 关键词:热电阻 ADC0809 AT89C52 显示

引言 (1) 一.系统原理及原理图 (1) 1.系统原理 (1) (1)温度检测与处理 (1) (2)模数转换 (2) (3)温度显示 (2) 2.系统原理图 (2) 二.温度检测模块的设计 (2) 1.电阻温度计简介 (2) 2.温度检测及信号处理 (3) 三.模数转换 (3) 1.模数转换简介 (3) 2.ADC0809简介…………………………………………4. 3.单片机与ADC0809的连接 (4) 四.显示及声光报警电路 (5) 五.系统总电路图 (6) 六.总结 (8) 体会 (9) 参考文献 (10)

引言 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着极其广泛的应用,温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行监测和控制。采用MCS-51单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便、组太简单和灵活性大等优点,而且可以把幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业中经常会遇到的问题。温度控制在我们的日常生活中是非常有用的,我们利用温度控制来更好的为我们的生活工作所服务,随着单片机行业的迅速发展,将会有更好的温度控制仪的出现。一.系统原理及原理图 1.系统原理 该电阻温度检测系统由三部分组成:温度检测与处理,模数转换,温度显示。(1)温度检测与处理 电阻式温度计是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。当被测介质中有温度阶梯存在时,所所测得温度是感温元件所在范围介质中的平均温度。尽管导体或半导体材料的电阻值对温度的变化都有一定的依赖关系,但适用于制作温度检测元件的并不多,作为热电阻必须满足以下要求: ①要有尽可能大而且稳定的电阻温度系数 ②电阻率要大,以便在同样灵敏度下减小元件的尺寸 ③电阻随温度变化要有单值函数关系,最好呈线性关系 ④在电阻的使用温度范围内,其化学和物理性能稳定,在加工时要有较好的工艺性 ⑤材料要易于提纯,要能分批复制而不改变其性能,要有良好的相互互换性

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