1.温度传感器
感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按传感材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
2.热电偶与热电阻的区别
在电力设备温度监测控制或者仪表温度数据采集过程中，我们一般采用的温度测量设备：热电阻和热电偶。
3.安装要求
对热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可考及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作。要满足以上要求，在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：
（1）为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。
（2）带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：
对于测量管道中心流体温度的热电阻，一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米，那热电阻插入深度应选择100毫米;
对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度)，为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电阻的标准插入深度为100mm;
假如需要测量是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电阻插入深度1m即可。
当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套管称重传感器。
一、温度传感器热电阻的应用原理 温度传感器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．温度传感器热电阻测温原理及材料 温度传感器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。温度传感器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，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。 2．温度传感器热电阻的结构
（1）精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器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，有关具体内容参见本篇第三章第一节.
（2）铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器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，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。 与普通型温度传感器热电阻相比，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）端面温度传感器热电阻端面温度传感器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，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，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）隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器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
CJ 128--2000 前言 《热量表》标准在我国首次制定。标准制定过程结合了我国热量表研制、生产、使用情况，参照了欧洲热量表标准EN1434（Heat meters）和国际法制计量组织的R75号国际建议（OIML—R75）。本标准采用了EN1434中的EN1434.1、EN1434.2、EN1434.4、 EN1434.5四个标准中的主要内容。对EN1434.3和EN1434.6两个标准暂不采用。铂电阻的结构和应用基本上采用了欧洲标准EN1434.2。鉴于R75号国际建议也按照EN1434修改，因此，本标准的准确度等级参照EN1434制定。 标准虽然暂不编写EN1434.3的内容，但为了热量表在测试过程中有输出信号接口，也为了信号远传或其他用途，规定热量表应有标准通讯接口。 本标准有七个附录。附录A至附录F都是标准的附录。其中附录A、附录C至附录F就水的密度和焓值以及流量传感器、温度传感器、计算器和热量表的准确度测量和计算，规定得比欧洲标准详细，便于使用。附录G只是为了热量表信号远传和预付费技术的发展提供条件，是提示的附录。 本标准的第4章4.2.3条、4.2.4条、4.2.5条、4.3.3条、4.3.4条、第5章5.2节至5.7节、第6章6.2节，均为强制性条文，其余为推荐性条文。 本标准由建设部标准定额研究所提出。 本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设研究院归口。 本标准起草单位： 建设部城市建设研究院、中国科学院物理研究所、北京德宝泛华机电有限公司、清华大学、丹东思凯电子发展有限责任公司、天津市赛恩电子技术有限公司、江苏环能工程有限公司、中国航空工业沈阳发动机设计研究所沈阳航发热计量技术有限公司、唐山汇中仪表有限公司、大连天正热能自动化设备有限公司、西门子楼宇科技（香港）有限公司、丹佛斯公司。 本标准主要起草人：李国祥吕士健王树铎王作春狄洪发史健君左晔王建国申秀丽徐彦庆郑吉发邵康文李滨涛 本标准委托建设部城市建设研究院负责解释。
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。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。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
参考医学 超声波热量表、电动温控阀安装 超声波热量表的安装及注意事项 配置：超声波热量表、测温球阀、电动温控阀、热量表配套活接、过滤器、手动球阀（或锁闭阀）（1）热量表、测温球阀、电动温控阀安装示意图 （2）施工条件 A）系统及过滤器杂质排除干净，管道系统中无杂质； B）安装热量表的环境中无漏水情况，相对空气湿度不超过85%。 C）超声波热量表调试，必须要从过滤器排污，排污时将热量表用塑料袋套住， 防止排污泄水导致热量表进水损坏。 （3）热量表安装 1?安装位置：热量表按设计安装在进水管（供水管）。电动温控阀安装在回水管测温 球阀后。 A，热量表要安装在合适的位置，以便于操作、读取与维护维修 B,热量表上的铅封不能损坏。如损坏生产厂商将不再承担质量和准确度保证。 参考医学 C,安装时应严格要求，谨慎操作，防止人为损坏。
D,超声波热量表可水平或垂直安装，垂直安装时，应使进水方向由下进水； E ,热量表禁止安装在管道的最上端，防止局部管道集气造成计量不准； F，安装热量表前，应先确认区分供、回水管以及水流方向；热量表壳体上箭头所指方向为水流方向，不得装反； 2.安装环境： a.热量表要求使用环境相对干燥，湿度较低为宜. b.安装在管道井内，管道井地面应有防水处理； c.热量表安装时应避免在表的上方有各种供回水管道，防止漏水造成热量表损坏； d.同一个管井安装多块热量表时，应使热量表安装位置在垂直方向错开（相互平行或并排），避免上下叠加的安装方式造成上面漏水下面进水的结果； 3.热量表的搬运及拿放： 热量表属于比较贵重精密仪表，拿起放下时必须小心 a.轻拿轻放，避免碰撞； b.禁止提拽表头、传感器线；禁止挤压测温探头； c.严禁靠近较高温度热源如电气焊，防止电池爆炸伤人以及损坏仪表； 4.热量表温度传感器的安装方式： 热量表的温度传感器共有两只（进水和回水），安装时应将红色标签的温度传感器安装在进水管上（通常在表体测温孔内），另一只兰色标签的温度传感器安装在回水管上，安装温度传感器的步骤为： a）取下温度传感器上的防水胶圈塞进侧温座孔内; 参考医学 b）再将温度传感器装进测温座孔并上紧（以防止漏水或未经许可的人员打开）；
传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)
3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种类
的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，
温度传感器工作原理 温度传感器temperature transducer，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。 1.热电偶的工作原理当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a)所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图2-1(b)所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当△V 很小时，△V与△T成正比关系。定义△V对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度
、热量表测量原理 热量表一般由流量计、温度传感器和计算器组成。当水流经热交换系统时，流量计测量出热（冷）水流量，并将测量结果以脉冲形式传送给计算器，计算器通过与之相连的配对温度传感器测出进、出口的水温，以及水流经的时间，根据以下方程计算出系统释放（或吸收）的热量。 二、热量表简介 热量表依据国家城镇建设行业标准《热量表》（CJ128-2000）设计，主要用于计量以水为介质的热交换系统所释放（或吸收）的热量，并可进行数据传输（可选），便于远程抄表和计算机集中管理；配以IC卡智能控制阀等部件可实现用热的预付费管理。 热计量表产品已形成系列化、多样化，规格齐全，公称口径从DN15到DN400；有单流束/多流束、普通型/无磁型、热用型/冷热兼用型、远传型/IC卡型等型号，可满足用户的不同需求。 三、显示内容及操作说明 1. 液晶常显示项为累积热量。 2. 按键每按一下，顺次显示下一项内容。 3. 每项显示内容最长显示3分钟，无动作后自动返回累积热量显示。 四、使用和维护说明 1. 供热或制冷系统的水质应符合国家和行业规定的要求。 2. 热量表应安装在便于查看、维护和管理的位置。水流方向必须保证与热量表标示的方向一致。 3. 热量表在使用过程中应避免高温、强烈振动与冲击、冰冻以及大量灰尘等恶劣环境，最好将其安装在带有保温的热量表箱活管道井内。 4. 热量表的显示器不得被水浸泡并应避免阳光直射。切勿用力拉扯热量表的温度传感器导线和流量信号传感器导线。 5. 热量表使用了至少一个采暖季后，在每个采暖季正式开始之前，系统一定要在十分之一常用流量的温水环境中运行两个小时以上。 6. 每个采暖季结束后最好不要把系统管路里的水排泄掉。
热量表技术标准和产品检验方法 1．范围 本标准规定了热量表的热量计量原理与主要参数、技术要求、试验方法、检验规则和 包装与贮存条件。本标准适用于测量计算流动介质为水，温度为2～160℃，压力不大于2.5MPa的热量表。 2．引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。 BSEN1434 1997 国际法定计量组织的75号国际建议（OLMLR75） GB/T 778.3—1996冷水表第3部分：试验方法和试验设备 JB/T 8802—1998热水表行业规范 GB/T9329—1999仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法 3．术语 3.1热量表 用于测量显示水流过热交换系统所释放或吸收的热量的仪器。 3.2整体热量表 由流量传感器、计算仪、配对温度传感器等部件所组成不可分离的热量表。 3.3流量传感器 安装在热交换系统中，用于采集水的流量并发出流量信号的部件。 3.4温度传感器 安装在热交换系统中，用于采集热交换系统入口和出口水的温度并发出温度信号的部件。 3.5计算仪 接收来自流量传感器和温度传感器对的信号，进行热量计算存储和显示系统所交换的热量值的部件。 3.6配对温度传感器 在同一个热量表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温度的两支温度传感器。 3.7温差 在热交换系统内的热载体水的入口温度和出口温度的差值. 3.7.1最小温差
温差的下限值，在此温差时，热量表不得超过误差界限。 3.7.2最大温差 温差的上限值，在此温差时，热量表不得超过误差界限。 3.8流量 单位时间通过热量表的热载体水的体积。 3.8.1最小流量 热载体水在系统内的最小流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.2额定流量 热载体水在系统正常连续运行的最大流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.3最大流量 热载体水在系统内，有限时间（<1小时/天；<200小时/年）内，正常运行的最大流量，在此流量时，热量表不得超过误差界限。 3.8.4累积流量 热交换系统内流过的载体水的体积的总和。 3.9温度上限 热量表不超过误差界限时，热载体水的最高温度。 3.10温度下限 热量表不超过误差界限时，热载体水的最低温度。 3.11最大允许工作压力 在温度上限持久工作时，热量表所能承受内部的最大压力。 3.12压力损失 在给定的流量下，系统中热量表所造成的压力降低。 3.13最大允许压力损失 流量传感器在最大流量Lmax时，水流经热量表的压力损失不得超过的规定值。 3.14最大热功率 热功率的上限，在此功率下，热量表不得超过误差界限。 3.15最小热功率 在温差的下限，流量的下限，以及温度的下限所对应的功率。
热量表功能特点： ◎热量、冷量计量一体：根据水温自动转换（30℃），可实现热量冷量一体计量； ◎参数循环显示，显示分辨率高：测量参数汉字显示，清晰直观；（液晶会循环显示剩余热量(剩余冷量)、累计热量(累计冷量)、累计流量、瞬时流量、温度、温差、累计工作时间、表号等参数，循环显示完毕，液晶恢复正常工作显示状态等）； ◎具有远传接口：可配合远程抄表系统实现远程抄表； ◎韦根流量传感器：性能更好； ◎结构精巧，外型美观，积分仪可360度旋转，安装使用方便； ◎密封性强，适应供热恶劣环境； ◎无可操作、拆卸部件，安全可靠。 构成：热量表主要由流量传感器、配对温度传感器和计 算器等部分组成，热量表按结构类型一般可分为一体式热量表和组合式热量表。 热量表流量传感器 简述：在国内外众多户用热量表产品中，因价格和功耗等诸多因素，普遍采用小口径机械式热水表作为热量表的流量传感器，建设部热量表行业标准CJ128-2000中对流量计部分的要求也基本上采用了与现行热水表产品性能相同的要求。使用和研究实践表明：直接采用小口径机械式热水表作为热量表的流量传感器，存在一系列需要解决的问题。根据对热量表流量传感器的研究体会，我们发现小口径机械式热水表作为热量表流量传感器时存在的主要问题有：量程问题，冷热水流量系数差异问题，降低始动流量和提高小流量情况下精度问题，磁传方式存在的磁干扰问题，高温失步问题，以及对我国供暖系统水质的适应性问题。根据研究和分析结果我们对上述问题作了初步分析，提出一些解决方案与业内同行研讨，以期研制出了热量表相适应的流量传感器，共同提高我国热量表的研制水平。 1热量表流量传感器的量程问题 1.1热量表流量传感器的测量范围 建设部热量表行业标准CJ128-2000中第4.3.3条规定：“热量表的常用流量应符合GB ／778.3冷水水表的要求，常用流量与最小流量之比应为10、25、50或100。公称直径≤40mm 的热量表，其常用流量与最小流量之比必须采用50或100。” 某厂（目前热量表厂家普遍采用该厂热水表）不同口径热水表的流量范围如表1所示：示值误差在分界流量（含）至最大流量之间为2％，在分界流量至最小流量之间为5％。同时规定：各级流量传感器误差限最大不应超过5％。 以目前使用广泛的DN20热量表为例，其测量误差曲线1.2建筑采暖系统的流量设计范围 根据有关资料，我国北方城市节能和非节能建筑采暖系统的流量设计范围如表2和表3所示。 根据实际使用情况的经验数据，当用户实现分室调节后，工作流量将降到设计流量的50％。 1.3分析结论及改进措施 根据以上数据，直接采用小口径机械式热水表作为热量表的流量传感器，可以得出以下几点结论： a. 热水表的常用流量太大，在建筑采暖系统设计流量的10倍以上； b. 大部分热量表将工作在分界流量以下，口径在DN 20以上的热量表甚至工作在最小流量附近； c. 热量表的流量传感器大部分时间将工作在高误差区，如果工作在最小流量以下，实际测量误差将超过
常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
温度传感器工作原理 1.引脚★ ●GND接地。 ●DQ为数字信号输入\输出端。 ●VDD为外接电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 2.与单片机的连接方式★ 单线数字温度传感器DS18B20与单片机连接电路非常简单，引脚1接地（GND），引脚3（VCC）接电源+5V，引脚2（DQ）接单片机输入\输出一个端口，电压+5V和信号线（DQ）之间接有一个4.7k的电阻。 由于每片DS18B20含有唯一的串行数据口，所以在一条总线上可以挂接多个DS18B20芯片。 外部供电方式单点测温电路如图★ 外部供电方式多点测温电路如图★ 3.DS18B20的性能特点 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 ●多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。 ●不需要外部器件。 ●在寄生电源方式下可由数据线供电，电压围为3.0~5.5V。 ●零待机功耗。 ●温度以9~12位数字量读出 ●用户可定义的非易失性温度报警设置。 ●报警搜索命令识别并标识超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。 ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。 4.部结构 .DS18B20采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装，其部结构框图★ 64位ＲＯＭ的位结构如图★◆。开始８位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有４８位；最后８位是前面５６位的ＣＲＣ检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入用户报警上 DS18B20温度传感器的部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PROM。 高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如图★。前2字节包含测得的温度信息。第3和4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，其容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转化为相应精度的数值。该字节各位的定义如图★，其中，低5位一直为1；TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时，该位被设置为0，用户不要去改动；R0和R1决定温度转化的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见表★ 高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节是前面所有8
热量表温度传感器 1、概述 热量表又叫热能表，是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热能量的仪表。热量表通常由流量传感器、配对温度传感器和计算器三部分构成，根据结构可分成整体式和组合式两种类型。它是根据流量传感器给出的流量信号和配对温度传感器给出的供、回水温度信号，以及水流经的时间，通过计算器计算并显示该系统所释放或吸收的热能量。 我国从1996年开始进行“供热按表收费”试点，2000年颁布了我国第一个供热计量的行业标准《热量表》（CJ128），2006年出台了《关于推进供热计量的实施意见》。建设部要求2000年以后新建住宅和公建工程的供热室内采暖系统必须设计为一户一表系统，原有住宅建筑的室内采暖补建工程，也必须执行“供热按户计量”的规定。因此，热量表正迎来一个难得的发展机遇。 热量表温度传感器是热量表的关键部件之一，是我公司根据市场的需要，凭借近20年来的温度仪表制造的技术和经验，于2010年采用先进的工艺设计和生产组织方法，自主设计制造的专业生产流水线而开发的新产品。热水经过采暖器前后的温度变化是计算用热量的关键技术参数，而这种温度变化非常小，所以热量表对温度计的测温精度和灵敏度要求很高，要求安装在同一个采暖器前后的两支温度计必须经过配对校准后才能使用，其相对误差必须小于0.1℃。铂电阻是目前测温精度最高的温度计，因此成为热量表温度传感器的首选，同时为了提高分辨率、减小引线电阻对测温精度的影响，一般采用Pt1000铂电阻。
2、结构及分类 热量表温度传感器仍然由测温元件、绝缘材料、保护套管、安装固定装置、接线装置五部分构成，按结构及用途可以分成以下三类： DS型温度传感器：是使用量最大的户用热量表温度传感器，直接插入热水管道中使用，采用活动外螺纹（M10*1）和固定引线安装，适用于DN15、DN20、DN25等小型热水管道。 DL型温度传感器：适宜楼栋单元或小区的热水总管使用，带固定安装螺纹（G1/2），直接插入热水管道中，采用接线盒或固定引线连接，适用于DN32~DN250热水管道。 PL型温度传感器：适宜小区或地区的热水总管使用，带热安装套管（固定螺纹G1/2），不排空管道即可更换温度传感器。适用于DN65~DN250的热水管道。 3、型号标记方法 WZ Z DS—30H—27.5B—2V1500—Z1 1234567891011 位号位置含义符号符号含义WZ铂热电阻温度传感器 1分度号P Pt100V Pt500Z Pt1000 2结构特征DS户用热量表直插型温度传感器（适用于DN15、DN20、DN25管道）DL楼栋热量表直插型温度传感器（适用于DN32~DN250管道） PL楼栋热量表套管型温度传感器（适用于DN65~DN250管道） 3安装固定 装置 0PL型传感器用芯子2DL型带固定安装螺纹G1/2 1PL型（芯子+安装套管）3DS型带活动外螺纹M10x1 4接线装置0连接导线（末端浸锡）1连接导线（末端带冷压接头）3小型防水接线盒 5套管直径Hф5.0Jф6.0KФ8.0 6安装长度L标准长度有27.5、85（105）、120（140）、210（230）mm等。 7测温精度A A级精度B B级精度 8引线制式2两线制3三线制4四线制 9连接导线 材质 V PVC聚氯乙烯塑料85J硅胶150 P PUR聚氨酯塑料105F聚四氟乙烯250 10导线长度S导线长度，标准长度1500mm，可按间幅500增减。 11安 装 座 Z1管接头M10x1-DN15Z2球阀接头M10x1-DN15 Z3管接头M10x1-DN20Z4球阀接头M10x1-DN20 Z5管接头M10x1-DN25Z6球阀接头M10x1-DN25 Z7直接头安装座G1/2Z8角接头安装座G1/2 举例：WZZDS—30H—27.5B—2V1500—Z1 表示该铂热电阻温度计为户用热量表直插型温度传感器，分度号Pt1000，B级精度，带活动外螺纹M10*1，外套管直径5，安装长度27.5，两线制PVC引线长度1500，线头浸锡，带管接头安装座DN15。
一、超声波热量表原理： 1、基本原理： 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用计算公式算出热交换系统获得的热量。 热水所提供的热量与热水的进回水温差及热水流量成正比例关系。热水流量采用声波时差法原理进行测量，进回水温度则通过铂电阻温度计测量。热能表积算仪将热水流量和进回水温度进行数据运算处理，最后得出所消耗掉的热量，单位为 kWh 、 MWh、MJ 或 GJ。
2、计算方法： a、焓差法（依据供回水温度、流量对水流时间进行积分来计算） Q = Q：系统释放或吸收的热量； ：水的质量流量 ：水的体积流量 ：供水和回水温度的水的焓值差 b、热系数法（根据供回水温差、水的累积流量） Q = K= V :水的体积 ：供水和回水的温差 k ：热系数 （具体密度及焓的取值参见GB/T 32224-2015附录A） 二、超声波热量表的选用 1、机械部分 a、热量表外形尺寸选用：热量表公称口径；公称压力；热量表全长、热 量表计算器长度、高度、计算器高度、表接螺纹、流量计表体材质等。 保证热量表可以正确安装在设备无干涉、且后期检修方便。 b、热量表技术数据选用：包含热量表的最小流量、最大流量、过载流量、 热量表温度范围、公称流量下的压力损失、最大温差、最小温差、测算 精度、热量表防护等级等。 2、电气及软件部分
热量表供电方式：一般为24V和230V（具体参见说明书）。 温度传感器类型、传感器导线长度（严禁自行加长、截短或更换导线）、 热量表的通讯方式及通讯接口、流量计计量周期、用户M-Bus抄表系统、流量计数据存储量。 三、换热机组超声波热量表的应用 1、超声波流量计的应用 a、确保安装位置的管段不会产生气泡，否则会影响测量精度，表头可倾 斜45°安装。 b、热量表安装位置应方便后期拆解维护，热量表上游应安装过滤器。 c、温度传感器红色表示热水端，蓝色表示冷水端。如果传感器安装在护 套中，必须确保插入护套底部。 d、热量表应安装于回水或进水侧管路，并且保证水流方向与热量表测量 管的指示方向一致。 e、热量表宜设置旁通管方便管道的清洗。两端必须有相应的阀门。 2、温度传感器的应用 a、当温度传感器与流量传感器处于同一根管上时，最好安装在流量传感 器的下游。 b、温度传感器不宜安装在管道的较高位置上（可能不充满液体）。 c、确定温度传感器插入管道的深浅，应使其中的温度传感器位于管道中 心并偏下的位置。 d、温度传感器的近旁宜安装标准温度计，方便读数测量。 3、积分仪的应用 a、积分仪上方是否存在排水口、冷凝水等对热量表产生不良影响的因素。 b、计算器安装在流量传感器上，介质温度应在要求的5-90℃内，超出 此温度时，应该分体安装。 c、积分仪与各个部件的连接线、电缆及连接方式，必须安装厂家规定。 d、积分仪与与各个部件的连接线与动力线必须保持距离，放止干扰测 量数据。
热量表检定规程 引言 本规程参照采用国际建议OIML R75-2002热量表和欧洲标准EN1434-2007热量表。 1 范围 本规程适用于以水为介质的口径不大于200mm的热量表的首次检定和后续检定。其他 口径热量表可参考本规程检定。 2 引用文献 本规程引用下列文献 JJG643-2003 标准表法流量标准装置 JJG 164-2000 液体流量标准装置 JJF 1004-2004 流量计量名词术语及定义 OIML R75-2002 Heat meters （热量表） EN 1434-2007 Heat meters（热量表） IEC 60751:2008 Industrial platinium resistance thermometer and platinium temperature sensors （工业铂电阻温度计和铂温度传感器） 使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3 术语与定义 3.1 热量表Heat meter 热量表是测量和显示载热液体经热交换设备所吸收（供冷系统）或释放（供热系 统）热能量的仪表。 3.1.1组合式热量表Combined heat meter 由独立的流量传感器、配对温度传感器和计算器组合而成的热量表。 3.1.2一体式热量表Complete heat meter 由流量传感器、配对温度传感器和计算器组成，而组成后全部或部分不可分开的热量表。 3.2 热量表的组成部件Sub-assemblies of a heat meter 本条款包括流量传感器、配对温度传感器和计算器等术语。 3.2.1 流量传感器Flow sensor 在热交换系统中用于产生并可发出载热液体的流量信号的部件，该信号是载热液体体积 流量或质量流量的函数。 3.2.2配对温度传感器Temperature sensor pair 用于采集载热液体在热交换系统的入口和出口的温度信号的部件。 3.2.3计算器Calculator 用于接收流量和温度的信号，并进行计算、累积、存储和显示热交换系统中所交换的热 量的热量表部件。 3.3 标称运行条件Rated operating conditions 本条款包括温度范围限、温差限、流量限、热功率上限、最大允许工作压力和最大压损 等术语。 3.3.1温度范围限Limits of temperature range 本条款包括温度范围上限和温度范围下限等术语。 3.3.1.1温度范围上限(θmax) Upper limit of the temperature range
pt100温度传感器原理 PT100是一个温度传感器,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃至650℃的范围. 电阻式温度检测器(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属作成的,其中以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,最为稳定－耐酸碱、不会变质、相当线性...,最受工业界采用。 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度
因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。 1：V o=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。 2：量测V o时,不可分出任何电流,否则量测值会不準。电路分析由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,由于7.2V齐纳二极体的作用,使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V,靠5K可变电阻的调整可决定电晶体的射(集极)极电流,而我们须将集极电流调为 2.55mA,使得量测电压V如箭头所示为0.255+T/1000。其后的非反向放大器,输入电阻几乎无限大,同时又放大10倍,使得运算放大器输出为2.55+T/100。6V齐纳二极体的作用如7.2V 齐纳二极体的作用,我们利用它调出 2.55V,因此电压追随器的输出电压V1亦为 2.55V。其后差动放大器之输出为
课程设计 课程名称：传感器原理及应用 实验项目：热电偶温度传感器的设计 实验地点：信息学院传感器实验室 专业班级：电科1401班学号：2014001864 学生姓名：李康泽 2018年12月26日
太原理工大学课程设计任务书 1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
一、设计方案 设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。 方案一：分立元气件冷端补偿方案 该方案的热电偶冷端温度补偿器件是由分立元件构成的,其体积大,使用不够方便,而且在改变桥路电源或热电偶类型时需要重新调整电路的元件值。主要包括温度采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、热电偶冷端补偿电路、数码管显示电路等。其系统框图如图1。 图1：分立元气件冷端补偿 方案二：集成电路温度补偿方案 采用热电偶冷端补偿专用芯片MAX6675，MAX6675温度转换芯片具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量这两项功能。一方面利用内置温度敏感二极管将环境温度转换成补偿电压，另一方面又通过模数转换器将热电势和补偿电压转换为代表温度的数字量, 将二者相加后从串行接口输出测量结果，即为实际温度数据。主要包括温度采集电路、MAX6675温度转换电路、数码管显示电路等。其系统框图如图2。 图2：集成电路温度补偿方案
测温的模拟电路是把当前K型热电偶传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号，再传给单片机AT89S51，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到数码管进行显示。 综合对比以上两种方案，方案一电路复杂，且测量不精确照成误差较大，方案二采用集成温度转换芯片不仅能很好的解决冷端温度补偿及温度数值化问题，并消除由热电偶非线性而造成的测量误差,且精确度高，可实现电路的优化设计。故最后采用方案二。 二、传感器的选择: 物体的冷热水平可以通过温度来衡量，从分子水平看，又可以表示物体分子运动状态，温度越高，分子运动越猛烈。物体温度改变后显示出的一些特点只可以由温度间接测量。最基本的环境方法——温度，对周边环境会产生重要影响、和人们的衣食住行、农业生产等方面密不可分。温度的测量在工业、农业生产中必不可少，在工业生产中甚至需要时刻观察温度的变化。所以通过对温度的测量和测温设备的研究具有非比寻常的意义。 在社会生产力的不断提高下，对温度测量系统收集的温度数据方法要求越来越高，已经渗透到社会方方面面。温度的测量主要应用于工业、农业这两大领域。在这两大领域中，无论是机械的正常运转还是农作物的蓬勃生长，都离不开温度的测量。在工业生产中，由于生产环境的限制，员工不可长时间停留观察设备运行正常或因为其他原因不能在现场。这是找到最佳的方式收集数据的迫切需要，将数据发送到一个比较好操作的控制室，便于工作人员对数据的分析与处理；在农业生产上，对温室大棚的温度监测，以前都是选择分区取样的人工处理方式，工作辛苦，精确度不高。而且在实际操作中，因为大棚的诸多环境限制因素，例如占地面积广、测量点分散而且数目多，所以这种测量方式已经被淘汰。当前的科技水平下，为了取得更大的效益促使我们必须找到一种精确、简便易行的温度采集测量方法。在科学技术的不断发展下，现代社会对各种参数：准确度和精密度的要求有一个几何增长。在以此基础上，如何快速、准确获取这些参数需要依
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a)所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图2-1(b)所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当△V很小时，△V与△T成正比关系。定义△V对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2.热电偶的种类 目前，国际电工委员会（IEC）推荐了8种类型的热电偶作为标准化热电偶，即为T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。