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热电偶温度测试系统毕业设计开题报告

热电偶温度测试系统毕业设计开题报告
热电偶温度测试系统毕业设计开题报告

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毕业设计开题报告

学生姓名:学号:

学院、系:

专业:

设计题目:热电偶温度测试系统的设计与实现指导教师:

2012年3月15日

开题报告填写要求

1.开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在系审查后生效;

2.开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;

3.学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册)。文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写,不能有随意性;

4.学生的“学号”要写全号(如020*******),不能只写最后2位或1位数字;

5. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”;

6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告

1.结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:

文献综述

1.1研究的目的和意义

科学的发展,往往是由于新的观测手段的发现而获得的。从今天进入信息时代来看,仪器仪表是实现信息的获得、转化、存取、处理和揭示物质活动规律的必要工具,是当今普遍称之为时代标志的信息科技的三大支柱(信息获得与处理,信息传输与通信,电子技术及计算机)的必要手段,也是新技术革命的一项重要内容。在现代化建设中,人们对仪器仪表因其对产品质量所起到的监测作用[1],在技术上有着高层次的要求,因而仪器仪表工业是促进国民经济各部门技术进步,进行技术改造,提高劳动生产率和社会经济效益,开发与节约能源和材料的先导工业,仪器仪表的装备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力的发展和科学技术的现代化水平,而温度的测量又是一个很重要的方面[2]。温度是一个基本的物理量,它与其他许多物理参数都有着密切的关系,因而在农工业生产、科学研究领域和日常生活当中,都离不开温度的准确测量和精密控制。国内外仪器仪表工业中最常用的一种测温元件就是热电偶[3][4]。

热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器[4][5]。在工业用温度传感器中占有极其重要的低位。它结构简单、制造方便、测试温度范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远程传输。

1.3热电偶的种类及结构形成

1.3.1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。所谓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[6][7]。

标准化热电偶我国从1988年1月1日起全部按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号的热电偶。

1.3.2热电偶的结构要求

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。

1.3.3热电偶冷端的温度补偿[8]

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[9]。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[10][11]。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度对测温的影响。

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℃。

1.4基于LabVIEW的数据采集系统

LabVIEW是一种程序开发环境[12][13][14][15],由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式[16][17]。

1.5信号调理

低通滤波器[18][19][20],是容许低于截至频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。

参考文献:

[1]刘巨浪·过程控制仪表[M]·2版·化学工业出版社,2008:76~84.

[2]国家质量监督检验检疫总局计量司,上海市计量测试技术研究院·温度计量[M]·中国计量出版社,2007:113~136.

[3]郝晓剑,杨述平,张连红·仪器电路设计与应用[M]·电子工业出版社,2007:35~95

[4]王健石·工业用热电偶及补偿导线技术手册[M]·中国计量出版社,2003:27~35.

[5]杨世铭,陶文铨﹒传热学[M]﹒4版﹒北京:高等教育出版社,2006﹒133~138.

[6]王化祥,张淑英·传感器原理及应用[M]·3版·天津大学出版社,2007:102~106.

[7]卜云峰·检测技术·机械工业出版社[M],2007:77~83.

[8]王春梅·测控技术与仪器专业实验·国防工业出版社[M],2007:62~71.

[9]毕满清,王黎明,高文华·模拟电子技术基础[M]·电子工业出版社,2008:230~238.

[10]张志刚·常用A/D、D/A器件手册[M]·电子工业出版社,2008:204~205.

[11]纪宗南·集成A/D转换器应用技术和实用线路[M]·中国电力出版社,2009:107~119.

[12]毕晓普·LabVIEW 8实用教程[M]·电子工业出版社,2008:148~155.

[13] National Instruments,LabVIEW User Manual[Z].2008.

[14]仲蓁蓁.基于LabVIEW的虚拟实验平台设计.计算机与信息技术,2011:88-89.

[15]梁国伟,陈方泉,林祖伟.基于LabVIEW的串口数据采集的实现及应用.现代机械,2009:56~58.

[16]Johnson, Gary W·LabVIEW graphical programming[D],2006.

[17]Travis, Jeffrey.·Labview for everyone[D],2002.

[18]B.Williams,Fred Fred J.Teaylor 著,宁彦卿,姚金科译·电子滤波器设计[M],2003:193~217.

[19](德)迈耶尔著,马晓军,肖晖,熊其求译·信号处理——模拟与数字信号、系统及滤波器[M]·3版·机械工业出版社,2011:102~136.

[20](奥)乔治著,徐政译·电力系统谐波——基本原理、分析方法和滤波器设计[M]·机械工业出版社,2011:224~249.

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):

2.1 本课题要研究或解决的问题

热电偶采用K型热电偶,信号调理电路采用AD590进行冷端补偿,典型仪表放大电路进行信号放大,压控电压源二阶低通滤波网络,基于labview的数据采集处理系统热电偶测温系统由3大部分组成:测量与放大电路、A/D转换电路、数据显示电路。

2.1.1 热电偶冷端的温度补偿

在设计中选择一种能对热电偶自动进行温度补偿的测温电桥电路,它不仅能对参考端温度进行自动补偿,并对K型热电偶的非线性特性进行校正,使数字仪表直接显示出被测点的温度值,还利用硅二极管作为半导体温度传感器来测量室温。这样的数字测温仪电路简单,成本低廉,准确度高,便于调试。其测温准确度可高达1%左右,分辨力1℃。

2.1.2 测量放大电路

实际电路中,从热电偶输出的信号最多不过几十毫伏(<30mV),且其中包含工频、静电和磁偶合等共模干扰,对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗,因此宜采用测量放大电路。测量放大器又称数据放大器、仪表放大器和桥路放大器,它的输入阻抗高,易于与各种信号源匹配,而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小,并且温漂较小。由于时间温漂小,因而测量放大器的稳定性好。

2.1.3 A/D(模数)转换电路

经过测量放大器放大后的电压信号,其电压范围为0~5V,此信号为模拟信号,计算机无法接受,故必须进行A/D转换。实际电路中,选用PCI-20612数据采集卡。

指导教师意见:

本设计需求背景明确,提出利用K型热电偶温度传感器、信号调理电路、滤波网络以及基于PCI-20612数据采集卡的LABVIEW热电偶数据采集处理系统等部分组成一个瞬态温度测试系统,对以后进行多通道实时处理显示的测温系统的设计进行了积极探索,研究成果将能直接服务于工农业生产。所提方案具有创新性和可行性,技术路线正确,并有较好的研究基础,本设计可望按计划完成。

该生进行了大量的设计工作,能够按照任务书规划要求的进度完成具体的设计任务,同意继续研究工作,同意开题。

指导教师:

年月日所在系审查意见:

系主任:

年月日

热电偶测量误差分析(精)

热电偶测量误差分析 一、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连接起来,构成一个闭合回路,就构成热电偶。如图1所示。温度t端为感温端称为测量端,温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0),因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应".这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示:EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0) 式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势; EAB(t)-温度为t时工作端的热电势; EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。 从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。 要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质: 质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。 中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。 中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。该定律说明当热电偶参比端温度不为0℃时,只要能测得热电势EAB (t,to),且to已知,仍可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。 连接导体定律:在热电偶回路中,如果热电偶的电极材料A和B分别与连接导线A1和B1相连接(如下图所示),各有关接点温度为t,tn和to,那么回路的总热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A1和B1两端处于tn和to温度条件的热电势EA1B1(tn,to)的代数和。 中间温度定律和连接导体定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。 二、各种误差引起的原因及解决方式 2.1 热电偶热电特性不稳定的影响

热电偶测温系统实验报告材料书

热电偶测温系统 实验报告书 班级:铁道自动化091班 小组成员:何俊峰、严云钧、王鹏远、倪森 瑜、康宁

目录 一热电偶的工作原理,补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 2热电偶的补偿方法 3热电偶的实际应用 二热电偶测温系统的相关介绍 1线路原理图 2主要原件及其作用 3调试方法及其注意事项 三实验收尾及总结报告 1处理实验数据 2 实验总结

一热电偶的工作原理,补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 (1)概况:热电偶是一种感温元件,热电偶的工作原理这就要从热电偶测温原理说起。一次仪表,直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势—热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到不同的热电偶具有不同的分度表。热电偶回路中接入第三种金属资料时,只要该资料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将坚持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。 B热电偶工作原理:两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,回路中就会发生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度丈量的其中,直接用作丈量介质温度的一端叫做工作端(也称为丈量端)另一端叫做冷端(也称为弥补端)冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器,将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度 (2)分类:(S型热电偶)铂铑10-铂热电偶 铂铑10-铂热电偶(S型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(SN)为纯铂,故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。 S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。它的物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能,符合国际使用温标的S型热电偶,长期以来曾作为国际温标的内插仪器,“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器,但国际温度咨询委员会(CCT)认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。 S型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。 (R型热电偶)铂铑13-铂热电偶 铂铑13-铂热电偶(R型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(RP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为13%,含铂为87%,负极(RN)为纯铂,长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。 R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。其物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S

热电偶测温的使用原理

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。 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

热电偶测温基本原理

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。 A,B 两种导体,一端通过焊接形成结点,为工作端,位于待测介质。另一端接测温仪表,为参考端。为更好地理解下面的内容,我们将以上测温回路中形成的热电动势表示为EAB(T1,T0),理解为:A、B两种导体组成的热电偶,工作端温度为T1,参考端温度为T0,形成的热电动势为EAB(T1,T0)。 需要特别强调的是:热电偶测温,归根结底是测量热电偶两端的热电动势。测量仪表能够让我们看到温度数值,是因为它已经将热电动势转换成了温度。 图中,工作端温度T1, A、B与C、D连接处温度为T2,测量仪表端(参考端)温度为T0。 我们可以把总回路的总电动势E 分成两段热电动势的和,即A、B为一段,热电动势为EAB(T1,T2),C、D为另一段,热电动势为ECD(T2,T0), 即: E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0) (热电偶中间导体定律) (1)

在上图中,如果C、D的材质和A、B完全一样,即C即为A,D即为B,相当于热电偶A、B 在T2(中间温度)处产生了一个连接点,此时,回路总电势为: E= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (热电偶中间温度定 律) (2) 从式(2)我们可以看出,只要是相同的热电偶,中间产生了连接点,则总电势与连接点的温度(中间温度)无关,而只与工作端和参考端的温度有关。这正是我们希望得到的。我们在热电偶布线中,不需要考虑中间有没有连接点,也不需要考虑连接点的温度,而是和一根热电偶连接到介质和测量仪表一样。 再来比较式(2)和式(1)。如果我们能找到某种材料C、D,它能满足: ECD(T2,T0)= EAB(T2,T0) (3) 则式(1)成为: E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (4) 满足式(3)的材料C、D我们称为热电偶A、B的补偿导线。 式(4)还告诉我们,使用了补偿导线,我们将T2延伸到了T0,但最后我们的测量结果与T2无关,这样我们也可以理解为,因为我们使用了导线C、D,是它补偿了T2处连接所产生的附加电势,而使得我们最终测量不需要再考虑T2,这也是C、D为什么叫补偿导线的原因, 2.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℃。

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

热电偶测温不准解决方案总结

热电偶测温不准解决方案 总结 Prepared on 22 November 2020

热电偶测温不准解决方案总结 热电偶作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一,在水泥厂和钢铁厂使用的很多,主要用在链篦机和回转窑上等设备上。这次在现场就用到了三种型号的热电阻,分别是K,N和S型的。经过一段时间的使用,发现并不是很理想。经检测,链篦机的一些风箱现场实际温度比中控显示低50℃左右,由此可见热电偶出现测温不准问题还是很常见的。 造成热电偶失准的常见原因: ◆的补偿导线接反。这主要是安装时出现的问题,负责接线的人员一 时的粗心造成,属人为因数。当出现热电偶的接反情况时,中控画 面的显示通常比实际值偏大或偏小。 ◆补偿电阻故障。此类故障表现为热电偶接上后温度显示值缓慢上升 或下降。 ◆的补偿导线绝缘层被磨破,造成信号回路接地。这主要是因为补偿 导线较硬,而且在接线盒内又未被安放平整,处理故障时多次旋拧 接线盒盖碰到补偿导线而将其磨破。此类故障反映在中控画面上其 温度示值一般偏小。 ◆接线盒内接线端子接触不良。因补偿导线和热电偶的导线都比较 硬,所以现场检修时紧固接线比较困难,有时候开始把导线拧紧了 但过段时间随着导线的变形又松了。此类故障反映在操作员控制站 上的温度示值为无显示或显示值超量程。

◆热电偶的头部严重磨损。由于链篦机和回转窑内的粉尘和烟气对热 电偶的头部包括护套管冲刷后严重磨损,将护套管改由耐磨钢材料 制成后,才消除了此类故障隐患。 ◆信号屏蔽系统DCS柜内接地不良。由于热电偶出来的信号时mv级信 号,因此很容易在传到中控时受到干扰,此类故障极容易造成电荷在 信号线上积累,引起信号漂移或晃动。 这次这边的问题主要出现在补偿导线上。 下面对热电偶补偿导线作一个详细的解释: 要了解热电偶的温度补偿问题,就要从热电偶的原理作手,对于已选定的热电偶,当参比端温度恒定时,则总的热电动势就成测量端温度的单值函数。即一定的热电势对应着一定的温度,而热电偶的分度表中,参比端温度均为0度。但在应用现场,参比端温度千差万别,不可能都恒定在0度,这就会产生测量误差,这就是热电偶要进行温度补偿的原因。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。 热电偶测温使用补偿线时,必须注意以下几点: 1.补偿导线必须与相应型号的热电偶配用;

热电偶测量原理

热电偶测量原理 摘要:温度,无论是在工业还是农业生产过程中都属于很普遍又很重要的指标。测量温度信号使用各种类型的温度传感器实现,如热电偶(TC)、热电阻(RTD)、热敏电阻(NTC)等。本文主要介绍热电偶测量原理及其类型,以及对热电偶选取的简单介绍。 一、何为热电偶 两种不同材料的导体或半导体(通常称为热点极)两端接合(接合点A与B)形成回路时候,当两端的接合点T A≠T B时,在回路中就会产生电动势,通过温度差变化引起电动势的变化称为热电效应,该电动势又被称为热电势,如图 1所示。由于该热电势是由两种不同的导体材料产生的,又称之为热电偶。由热电偶的定义可以发现,热电偶可将温度直接转化电信号,使得测量可以很容易简单的进行。 图 1 热电效应原理 二、热电偶类型 对于热电偶热电势的产生需要达到如下条件: 1.两种不同材料的导体或半导体; 2.温度差的产生,即TA≠TB; 改变T A(称之为测量端,也叫热端)结点温度时,保持T B(称之为参考端,也叫冷端)处于一恒温状态,就能通过热电势与温度关系得出该两种材料所形成的热电偶分度表,由于热电势指的是E AB(T A,T B),两端接合点温度差所对应的电势差有关,而温度差相同但温度段不同时对应的信号大小也是不一致的,例如0~50℃和50~100℃的温度差相同,但信号大小却是不相同,为了准确测量温度信号就必须把其中一头的温度固定下来,通常分度表的T B一般为0℃。所以从理论上讲,任何两种导体都可以配制为热电偶,但得到的并不全是满足测量需求的,如测温精度、测温范围、测温瞬变程度等。在多年的时间测试了许多种热电材料组合的热电特性,经过百多年的发展已经对产品的规格及性能都已标准化。目前常用的热电偶类型有8种,S、R、B、E、T、J、K、N。其中S、R、B属于贵金属材料热电偶;E、T、J、K、N属于廉金属材料热电偶。对于热电偶类型所选用的材料均可在网上找到对应资料。 对于不同型号类型热电偶拥有自己所测量的最优温度区间,将在后续选取中进一步介绍。 三、热电偶测量原理 四个热电偶基本经验定律: 1.均质导体定律:由同一种均质材料两端焊接组成闭合回路时,无论导体两端及其截面温度如何分布,均不产生接触电势,而温差电势相互抵消,总电势为零; 2.中间导体定律:在热电偶回路中接入中间导体(第三导体),只要中间导体两端温度相同,中间导体的引入对热电偶回路的总电势没有影响;

基于热电偶传感器的电炉温度检测系统

传感器与检测技术 大作业

基于热电偶传感器的电炉温度检测系统 一、测温传感器的选择 目前,市场上温度传感器的种类有许多,按照用途分可分为基准温度计和工业温度计;按照测量方法可分为接触的与非接触的等。根据成本、准确度及测温范围不同,选择不同的传感器。下面是一些温度传感器的比较: 种类热电偶传感器热敏电阻传感器PN结电压传感器传感器材质两种不同的金属一种热敏金属硅半导体二极管测量温度0~2400℃-200~900℃-50~150℃ 信号类型热电偶则是随着 温度的不同,其产 生感应电压也不 同。热敏电阻本身是 电阻,阻值随着温 度的变化而产生 变化 半导体集成温度 传感器,根据电压 变化,来确定温度 特点热电势比较小,测 量精度低,而且使 用过程中需要冷 端补偿标准化程度高,但 需要接入桥路才 能得到输出 体积小,线性好, 但是测量温度范 围小 在工业化中电炉的温度一般在1000℃以上,而且长时间高温,温度测量的相应程度与准确度要好,因此这对温度传感器提出很高的要求。热电偶传感器具有装配简单,抗震性好,精确度高,相应时间快,使用寿命长,最重要的是耐高温。故择热电偶测量电炉温度的原因有以下4点: 1)属于自发电型传感器,因此测量时可以不需要外加电源,可直接驱动动圈式 仪表。 2)结构简单,使用方便,热电偶的电极不受大小和形状的限制,可按照需求选 择。

3)测量范围广,高温热电偶可达1800摄氏度以上,低温热电偶可达-260摄氏 度 4)测量准确度较高,各温区中的误差均符合国际计量委员会的标准。 热电偶的工作原理的热电效应,两种不同成份的导体两端接合成回路时,当两接合点温度不同时,就会在回路内产生热电势。如果热电偶的测量端与补偿端端存有温差时,显示仪表将会显示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。 热电偶的特性: 1)中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插 入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。 2)热电偶的热电势将随着测量端温度的升高而增加,热电势的大小只和热电偶 导体材质和两端的温度有关,与热电极的长度、直径无关。 二、电炉测温方案论证 你本测温系统根据单片机为微控制器,对系统有2种设计方案: 方案一:系统由热电偶和集成温度传感器AD590测量热端和冷端温度,采用数据采集卡实现信号采集并传输给计算机。根据热电偶中间温度定律,利用计算机采用查表和曲线拟合进行非线性校正及冷端补偿。本系统将滤波、非线性和冷端补偿等功能由软件实现,简化了电路设计,提高了系统的

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。

基于单片机的热电偶测温系统

基于单片机的热电偶测温系统 一设计简述 本文设计了基于单片机的热电偶测温系统,介绍了热电偶的测温原理,热电偶冷端补偿方法,简单设计了硬件电路,信号放大电路采用放大器LTC2053将热电偶的输出mv型号放大,再经过ICL7109转换器转换为12位的数字信号,输入给单片机,驱动数码管显示电路显示4位温度值。扩展部分有键盘电路和报警电路。软件部分设计了转换器和键盘及显示电路。 关键字:热电偶;LTC2053放大器;ICL7109转换器;数码管 二设计内容 随着人们生活水平的提高,人们对家用电子产品的智能化、多功能化提出了更高的要求,而电子技术的飞速发展使得单片机在各种家用电子产品领域中的应用越来越广泛。 把以单片机为核心,开发出来的各种测量及控制系统作为家用电子产品的一个组成部分嵌入其中,使其更具智能化、拥有更多功能、便于人们操作和使用,更具时代感,这是家用电子产品的发展方向和趋势所在。有的家用电器领域要求增加显示、报警和自动诊断等功能。这就要求我们的生产具有自动控制系统,自动控制主要是由计算机的离线控制和在线控制来实现的,离线应用包括利用计算机实现对控制系统总体的分析、设计、仿真及建模等工作;在线应用就是以计算机代替常规的模拟或数字控制电路使控制系统“软化”,使计算机位于其中,并成为控制系统、测试系统及信号处理系统的一个组成部分,这类控制由于计算机要身处其中,因此对计算机有体积小、功耗低、价格廉以及控制功能强有很高的要求,为满足这些要求,应当使用单片机。 2热电偶测温原理 1.1热电效应 将两种不同成分的导体组成一闭合回路,如图1所示。

图1 当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时,回路中将产生一个电势,该电势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关,这种现象称为“热电效应”。 1.2接触电势 A和B两种不同材料的导体接触时,由于电子的扩散运动,A与B两导体的接触处产生了电位差,称为接触电势。接触电势的大小与导体材料、接点的温度有关,与导体的直径、长度及几何形状无关。 对于温度分别为t和t0的两接点,可得下列接触电势公式:(温度为t时的接触电势,温度为t0时的接触电势) e AB(T0)=U At0 - U Bt0 1.3温差电动势 将某一导体两端分别置于不同的温度场t、t0中,在导体内部,热端自由电子具有较大的动能,向冷端移动,这样,导体两端便产生了电势,这个电势称为温差电势。 导体A、B在两端温度分别为t和t0时形成的电势 e A(t,t0)=U At–U At0 e B(t,t0)=U Bt–U Bt0 1.4热电偶的电势 将由A和B组成的热电偶的两接点分别放在t和t0中,热电耦的电势为: E AB(t,t0)=e AB(t)-e AB(t0)-e A(t,t0)- e B(t,t0) 由于接触电势比温差电势大的多,可将温差电势忽略掉,则热电偶的电势为 E AB(t,t0)= e AB(T)- e AB(T0) (AB的顺序表示电势的方向;当改变脚注的顺序时,电势前面的符号(正、负号)也应随之改变) 综上所述,可以得出以下结论: 热电偶热电势的大小,只与组成热电偶的材料和两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关,当热电偶两电极材料固定后,热电势便是两接点电势差。 1.5热电偶的基本定律

温度测量方法

温度测量方法 温度是度量物体热平衡条件下冷热程度的物理量,它反映了物体内部微粒无规则运动的平均动能,是国际单位制中的7个基本物理量之一。由于在很多情况下,不能直接测量,故是种特殊量。自然界中,很多物质的物理属性以及众多的物理效应均与温度有关,因此人们利用他们随温度的变化规律来间接测量温度。 根据感温元件与被测介质接触与否,温度测量方法可分为:接触式和非接触式。接触式测温方法是通过传导、对流和辐射等传热方式感受被测介质的温度。此方法虽然简单、方便,但其间的热阻及感温元件的热惯性都会影响测温的迅速、准确。非接触式测温法的感温元件不与被测物体相接处,目前最常用的是辐射法,它直接利用被测对象的辐射能与温度的对应关系来测量其温度。与接触式测温方法相比,非接触式测温法具有如下优点:1、动态响应快。2、适合特殊场合。3、测温范围理论上无上限,其下线也随技术发展在向中低温扩展。由于非接触式测温法必须获得被测量对象的热辐射强度,因此存在以下缺点:1、受中间介质影响大。2、接收到的辐射能常常不能直接得出被测对象的实际温度,需要进行修正。 对应于两种测温方法,测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类: 接触式仪器又可分为:膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)、电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)、热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)以及其它原理的温度计。 非接触式温度计又可分为辐射温度计、亮度温度计和比色温度计,由于它们都是以光辐射为基础,故也按统称为辐射温度计。 热电偶测温的应用原理 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。

热电偶的测温原理

热电偶的测温原理 摘要:通过对金属的接触电动势和温差电动势来进行简化的数学推导,从根源来阐述热电偶的工作原理,并通过实验来简化。从而系统地解释了热电偶的输入量(温度)和输出量(电流,电压)的线性关系。以及热电偶的选型要求,和材料性能。 关键词:热电效应、电动势、选型、材料; 0 引言 温度测量是通过某些测温物质的各种物理性能变化,例如固体的尺寸,密度,硬度 粘度,电导率,热辐射等的变化来判断被测物体的温度。在许多测量方法中,热电偶测温的应用为最广泛之一。主要优点:①接触式测温,准确度较高;②结构简单,体积小,安装方便;③测量范围广:-150oC----1600oC,采用特殊材料时可达2800oC。④热容量小,响应速度快,热电极不受形状限制 1热电偶传感器的工作原理 1.1 热电效应 如图1所示,由两种导体A,B 构成一个闭合回路,使两端结点处于不同温度下。回路中便产生热电势和电流。这种物理现象称为热电效应。 图 1 定义:导体A,B为热电极;测温结点处在T温度场下为测量端,或工作端,热端。结点处在To温度场下为参考端,或自由端,冷端。 1.2 热电偶中的电势 1.2.1接触电势(伯尔帖电势) 互相接触的两种金属导体内部因自由电子密度不同,当接触时两种导体在接触界面上会发生电子扩散。电子扩散的速率与自由电子的密度及金属所

处的温度呈正比。假定,金属A 的自由电子的密度为NA,金属B 的自由电子的密度为NB. 自由电子的密度大的向自由电子的密度小的方向扩散。 失去电子一方带正电,得到电子一方带负电。 这种扩散运动逐渐在界面上建立电势,类似于势垒,它又阻碍自由电子进一步扩散,产生了一个动态平衡。 图 2 接触电势的关系式: 图 3 K:波尔兹曼常数 J/K T:接触界面处的温度 e:电子电荷量 C NA,NB 分别为金属A,B 的自由电子密度. 对于To 结点有: 回路总接触电势: B A AB N N e kT T e ln )( =

热电偶传感器习题及答案

第九章热电偶传感器 一、单项选择题 1)正常人的体温为37C,则此时的华氏温度约为______,热力学温度约为______。 A. 32F,100K B. 99F,236K C .99F,310K D. 37F,310K 2)_____的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A. 热端直径 B. 热端和冷端的温度 C. 热端和冷端的温差 D. 热电极的电导率 3)测量钢水的温度,最好选择______热电偶;测量钢退火炉的温度,最好选择_____热电偶;测量汽轮机高压蒸气(200C左右)的温度,且希望灵敏度高一些,选择______热电偶为宜。 A. R B. B C. S D. K E .E 4)测量CPU散热片的温度应选用______型的热电偶;测量锅炉烟道中的烟气温度,应选用______型的热电偶;测量100m深的岩石钻孔中的温度,应选用______型的热电偶。 A. 普通 B.铠装 C. 薄膜 D. 热电堆 5)在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是______。 A. 补偿热电偶冷端热电势的损失 B. 起冷端温度补偿作用 C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D. 提高灵敏度 二、分析与问答 1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB (t , t ),其中A、B、t、t 各代表什么意义? t 在实际应用时常应为多少? 3、用热电偶测温时,为什么要进行冷端补偿?冷端补偿的方法有哪几种? 三、计算题 1、用一K型热电偶测量温度,已知冷端温度为40℃,用高精度毫伏表测得此时 的热电动势为,求被测的温度大小? 2、用一K型热电偶测钢水温度,形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材料 制成,A`、B`为延长导线。问: 1)满足哪些条件时,此热电偶才能正常工作? 2)A、B开路是否影响装置正常工作?原因? 3)采用A`、B`的好处? 4)若已知t 01=t 02 =40℃,电压表示数为,则钢水温度为多少? 5)此种测温方法的理论依据是什么? 3、试说明下面各图中分别是测量哪些被测温度量? 习题答案:

智能热电偶测温系统设计

摘要 温度是表征物体冷热程度的物理量。在工农业生产和日常生活中,对温度的测量控制始终占据着重要地位。温度传感器应用范围之广、使用数量之大,也高居各类传感器之首。 本文使用温度传感器设计了一个完整的测温系统。该系统所采用的温度传感器为热电偶,A/D转换器件为ADC0809,微型计算机采用的是MCS-51单片机。系统将温度变换、显示和控制集成于一体,用软件实现系统升、降温的调节,控制采用了模糊控制原理对系统进行控制。 设计的系统所满足的技术指标:测温范围为500—800℃,响应时间为小于等于1s,误差范围为-5℃—+5℃。 关键词:热电偶A/D转换模糊控制 ABSTRACT Temperature is the physical quantity of symptom object cold hot level. In the daily life and production of industry and agriculture, occupy important position all along for the measure control of temperature. Temperature sensor application broad scope and use big quantity, also hold the head of each kind of sensor high. This paper uses temperature sensor and has designed , is a and complete to measure warm system. The temperature sensor adopted by this system is thermocouple, the converter of A/D is ADC0809, what personal computer adopt is that MCS-51 only flat machine. System alternates temperature , shows and controls to be more integrated than one body , realizes system with software to rise , cool down regulation, control has adopted vague control principle as system controls. The technical index of design satisfied by system: Measure warm scope is 500 —

热电偶测温基本原理

A,B 两种导体,一端通过焊接形成结点,为工作端,位于待测介质。另一端接测温仪表,为参考端。为更好地理解下面的内容,我们将以上测温回路中形成的热电动势表示为EAB(T1,T0),理解为:A、B两种导体组成的热电偶,工作端温度为T1,参考端温度为T0,形成的热电动势为EAB(T1,T0)。 需要特别强调的是:热电偶测温,归根结底是测量热电偶两端的热电动势。测量仪表能够让我们看到温度数值,是因为它已经将热电动势转换成了温度。 图中,工作端温度T1, A、B与C、D连接处温度为T2,测量仪表端(参考端)温度为T0。 我们可以把总回路的总电动势E 分成两段热电动势的和,即A、B为一段,热电动势为EAB(T1,T2),C、D为另一段,热电动势为ECD(T2,T0), 即: E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0) (热电偶中间导体定律) (1) 在上图中,如果C、D的材质和A、B完全一样,即C即为A,D即为B,相当于热电偶A、B 在T2(中间温度)处产生了一个连接点,此时,回路总电势为: E= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (热电偶中间温度定律) (2) 从式(2)我们可以看出,只要是相同的热电偶,中间产生了连接点,则总电势与连接点的温度(中间温度)无关,而只与工作端和参考端的温度有关。这正是我们希望得到的。我们在热电偶布线中,不需要考虑中间有没有连接点,也不需要考虑连接点的温度,而是和一根热电偶连接到介质和测量仪表一样。 再来比较式(2)和式(1)。如果我们能找到某种材料C、D,它能满足: ECD(T2,T0)= EAB(T2,T0) (3 ) 则式(1)成为: E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (4) 满足式(3)的材料C、D我们称为热电偶A、B的补偿导线。 式(4)还告诉我们,使用了补偿导线,我们将T2延伸到了T0,但最后我们的测量结果与T2无关,这样我们也可以理解为,因为我们使用了导线C、D,是它补偿了T2处连接所产生的附加电势,而使得我们最终测量不需要再考虑T2,这也是C、D为什么叫补

热电偶测温系统设计说明

任务书 课程传感器课程设计 题目热电偶测温系统设计 主要容: 本系统以单片机为核心,硬件设计使用高精度模/数转换器和高精度数/模转换器,分别实现对热电偶电动势的采样、放大、AD 转换和对线性化处理的数据转换,并在程序中采用修正后的数据,实现热电偶的线性化处理。 基本要求: 1、按照技术要求,提出自己的设计方案(多种)并进行比较; 2、利用热电偶和单片机等设计一种热电偶测温系统电路。 3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。 主要参考资料: [1]志尚.温度计量与测试[M].:中国计量,1998. [2]茂泰.智能仪器原理及应用[M].: 电子工业,2007. [3]杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].: 高等教育,2006. [4]华东.单片机原理与应用[M].: 电子工业,2006. 完成期限 指导教师 专业负责人 2016年5 月7 日

摘要 在现代化的工业现场, 常用热电偶测试高温,测试结果送至主控机。热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器之一,它具有构造简单、使用方便、准确度、热惯性小、稳定性及复现性好、温度测量围宽等优点,适用于信号的远传、自动纪录和集中控制,在温度测量中占有重要地位。但由于热电偶的热电势与温度呈非线性关系, 所以必须对热电偶进行线性化处理以保持测试精度。该测温系统通过高精度模/数转换器AD7705对热电偶电动势进行采样、放大, 并在单片机采用一定算法实现对热电偶的线性化处理, 再通过数/模转换器AD421进行数/模转换产生4 mA~ 20mA的电流, 送入主控中心。 关键词:热电偶;线性化;AD转换;DA转换;单片机

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