热电偶测温系统设计说明

基于热电偶的温度测试仪设计摘要：基于热电偶的温度测试仪，该仪器是以AT89C51单片机为核心，由AD590，由热电偶测量热端温度T，该热电偶采用K型热集成温度传感器测量冷端温度T电偶（镍铬-镍硅热电偶）。

它们分别经过I/V转换和线性放大，分时进行A/D转换，转换后的数字信号送入AT89C51单片机，经单片机运算处理，转换成ROM地址，再通过二次查表法计算出实际温度值，此值送4位共阴极LED数码管显示。

该热电偶测温仪的软件用C语言编写，采用模块化结构设计。

关键词：热电偶，冷端温度补偿，89C51单片机，ADC0809，线性化标度变换Abstract:Thermocouple-based temperature testing instrument, the instrument is based on AT89C51 microcontroller as the core, from AD590 integrated temperature sensor measures the cold junction temperature T0, measured by the thermocouple hot-side temperature T, the use of K-Thermocouple Thermocouple ( Ni-Cr - Ni-Si thermocouple). They are through the I / V conversion and linear amplification, time for A / D conversion, the converted digital signal into the AT89C51 microcontroller, microcontroller operation after processing into ROM address, and then through the second look-up table method to calculate the actual temperature value, this value is sent to four common cathode LED digital tube display. The thermocouple thermometer software with C language, using a modular structure design.Keywords:Thermocouple, cold junction temperature compensation, 89C51 microcontroller, ADC0809, linear scale transformation目录1 前言 (1)2 整体方案设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2方案比较 (3)3 单元模块设计 (4)3.1冷端采集和补偿电路模块 (4)3.1.1 AD590介绍 (4)3.1.2冷端采集和补偿电路分析 (6)3.2热端放大电路模块 (6)3.3A/D转换器ADC0809 (7)3.4单片机模块 (8)3.5LED显示模块 (11)4 软件设计 (13)4.1主程序 (13)4.2A/D转换子程序 (13)4.3线性化标度变换子程序 (15)5 系统调试 (18)5.1调试软件介绍 (18)5.1.1 ISIS简介 (18)5.1.2 Keil C51简介 (18)5.2硬件调试 (18)5.3软件调试 (19)5.4硬件软件联调 (20)6系统技术指标及精度和误差分析 (21)7设计小结 (22)8总结与体会 (23)9参考文献 (24)附录1：电路总图 (25)附录2：软件代码 (26)1 前言温度是表征物体冷热程度的物理量，温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。

ntc热敏电阻测温电路设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文讨论的是NTC热敏电阻测温电路设计。

在现代科技发展中，温度测量是非常重要的一项技术。

NTC热敏电阻作为常见的温度传感器之一，具有精确、可靠、成本低廉等特点，广泛应用于各个领域。

1.2 文章结构本文主要分为五大部分。

第一部分是引言，对文章进行概述说明以及目的阐述。

第二部分详细介绍了NTC热敏电阻的基本知识和特性。

第三部分讨论了温度测量原理及方法，并与其他常见温度测量方法进行比较。

第四部分重点探讨了NTC 热敏电阻测温电路设计的要点，包括选择合适的NTC热敏电阻型号与参数设置、温度补偿与校准技巧以及信号处理与转换电路设计要点。

最后一部分是结论和展望，总结了文章的主要内容并对未来发展进行了展望。

1.3 目的本文的目的是提供关于NTC热敏电阻测温电路设计方面的详细说明和解释。

通过对NTC热敏电阻的介绍和温度测量原理的解析，帮助读者了解如何选择合适的NTC热敏电阻、进行温度补偿与校准，并设计出高效可靠的信号处理与转换电路。

同时，本文还展望了NTC热敏电阻测温技术在未来的发展方向。

2. NTC热敏电阻简介2.1 什么是NTC热敏电阻NTC热敏电阻全称为负温度系数热敏电阻( Negative Temperature Coefficient Thermistor)，是一种根据温度变化而改变阻值的传感器。

它由金属氧化物制成，具有负温度系数特性，即当温度上升时，其电阻值会下降；反之，当温度下降时，电阻值会增加。

2.2 NTC热敏电阻的特性NTC热敏电阻具有许多独特的特性。

首先，它们响应速度快，能够实时测量环境温度。

其次，NTC热敏电阻的响应范围广泛，可覆盖从低至几摄氏度到高达几百摄氏度的整个温度范围。

此外，NTC热敏电阻精确可靠，在稳态和非稳态情况下都能提供准确的温度测量结果。

2.3 应用领域NTC热敏电阻广泛应用于各个领域中的温度测量与控制。

它们被广泛用于家电、汽车、电子设备等领域，在温度测量、过热保护、温度补偿等方面发挥着重要作用。

实验一热电偶测温一、实验目的1、了解热电偶测温原理，学习热电偶测温技术，提高学生的实验技能和动手能力。

2、掌握电位差计的使用方法，用各种测温线路测量温度。

二、热电偶测温原理和水银温度计测温一样，热电偶测温也被广泛应用于工农业生产和科学研究工作中。

具有适用范围广、耐高温、精确度高等优点，是一种很好的测温方法。

热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。

如图1-1所示，用两种不同的金属导线A、B焊接而成的闭合回路称为“热电偶”。

当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时，回路中将产生热电动势，简称热电势，这种现象称为“热点效应”。

热电势的大小与两接点的温度差（t2—t1）和组成回路的导线材料有关。

对于给定的热电偶，则只与两接点的温差有关。

如果保持t1不变（t1=0℃），那么热电势只与t2有关。

t2越大，热电势越大，且有确定的关系。

只要用电位差计G测出回路中的热电势，就可以通过热电势与温度的关系球出被测温度t2。

热电偶电势与温度的关系应在恒温器中用标准温度计标定，并制成图表以供查用。

理论上，任何两种不同的金属导线均可组成热电偶，但实际上为了使热电偶回路有较大的热电势，能耐高温，而且热电势与温度基本上呈线性关系，通常采用下列金属或合金导线配对组成热电偶（见表1—1）热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。

焊点要求圆滑、直径小、接触好、牢固，增强热电偶的灵敏度和耐用性。

测温时，接点1放在盛有冰水混合物的冰瓶中，维持接点1的温度恒为零摄氏度，称为参比端（或冷端）。

接点2置于待测温度场中，或焊接在被测物体的表面上，称为测量端（或热端）。

回路中接入测量热电势的仪表G（通常使用电位差计或数字电压表），测出电路中的热电势，再由热电势与温度的关系曲线或表格查出被测温度。

热电偶测温线路有两种接法，如图1—2所示。

t1为冷端，t2为热端，A、B为热电偶的正负极，热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定，表1—1中给出了每种热电偶电极的极性。

实验一热电偶制作、校验及其静态特性测试实验一、实验目的1.掌握热电偶测温原理和温度测量系统组成, 学习热电偶测温技术, 提高学生的实验技能和动手能力；2、了解热电偶的制作原理, 学习热电偶的焊接方法；3.掌握电位差计的工作原理及使用方法；4.了解模拟式显示仪表及数字式显示仪表校验方法,从而能较全面的了解与使用显示仪表；5.掌握工业热电偶比较式校验的实验方法；6.掌握热电偶的静态特性测试方法及数据处理技术。

二、实验内容1.根据热电偶的测温原理, 利用实验室提供的热电偶丝等材料制作热电偶, 每组制作2支；2.对选用的显示仪表和电位差计进行校正；3.采用双极比较法设计热电偶校验系统电路, 并对自己制作的热电偶进行校验；4、测定在校验温度点的热电偶电势, 绘制被校热电偶的静态关系曲线；5、设计单点测温线路、温差测温线路、串联和并联测温线路, 画出你所设计的测温线路, 简述设计的测温线路的特点和用途, 并进行实际的测试。

三、实验原理使用中的热电偶由于长期受高温作用和介质的侵蚀, 其热电特性会发生变化, 为了保证测温的准确和可靠, 热电偶应定期进行检定, 若检定结果其热电势分度表的偏差超过允许的数值时, 则该热电偶应引入修正值使用。

如热电偶已腐蚀变质或已烧断, 则应修理或更换后再行检定。

工业热电偶的检定方法有双极比较法, 同名极法等多种, 本实验采用双极比较法进行检定。

其方法是用高一级的标准热电偶与被检偶的工作端处在同一温度下, 比较它们的热电势值, 然后求出被检偶对分度表的偏差, 然后根据表1判断被检偶是否合格, 这种方法设备简单、操作方便, 一次可检定多支热电偶, 常受人们欢迎。

采用此法检定时, 将被检偶与标准偶捆绑扎在一块, 工作端插入管状电炉中间的热电势值与分度表上对应点数据进行比较, 求出被检热电偶的偏差值, 对于镍铬-镍硅热电偶, 通常在400℃, 600℃, 800℃, 1000℃四个整百分数上进行检定。

自动化工程训练课程设计学院名称信息科学与工程学院专业班级自动化1202班姓名黎毅刚指导老师刘芳目录第一章绪论第二章方案论证2.1温度采集方案2.2显示界面方案第三章系统整体设计3.1 系统总体分析3.2设计原理第四章各个元器件及芯片简介4.1 AT89C51单片机介绍4.2 K型热电偶简介4.3 MAX6675简介4.4 LCD12864简介第五章各部分电路设计5.1温度采集电路5.2数据处理电路5.3温度显示电路5.4超限报警电路第六章心得体会附录1 硬件仿真图与运行效果展示附录2 软件代码第一章绪论在工业生产中，需要检测工艺生产线的温度，而且这个温度范围还很大。

该系统采集主要以Atmel公司的AT89C51单片机为控制处理核心，由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。

AT89C51单片机是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机，片内带有一个8KB的可编程／可擦除／只读存储器。

无线收发一体数传MODEM模块PTR2000芯片性能优异，在业界居领先水平，它的显著特点是所需外围元件少，因而设计非常方便。

因此用来设计工业温度检测系统相当的合适。

在本文中，主要说明单片机与K型热电偶以及K型热电偶模数转换器—MAX6675的组合，形成单片机的温度检测系统。

包括：如何针对系统的需求选择合适的温度检测器件，如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路，如何编写控制温度检测器件进行数据传输的单片机程序，并简要介绍数字温度传感器MAX6675的应用。

第二章方案论证2.1温度采集方案方案一：模拟温度传感器。

采用热敏电阻，将温度值转换为电压值，经运算放大器放大后送A/D转换器将模拟信号变换为数字信号，再由单片机经过比较计算得到温度值。

优点：应用广泛，特别是工程领域，采用不同的热敏电阻，可实现低温到超高温的测量。

缺点：必须采用高速高位A/D转换器，系统复杂，成本高，还以引进非线性误差，得通过软件差值修正方案二：采用集成数字温度传感器DS18B20。

晶圆热电偶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热电偶是一种常用的温度传感器，用于测量物体的温度。

它利用热电效应原理，通过测量两个不同金属接点之间的温差产生的电势差来确定温度。

晶圆热电偶则是一种基于晶圆制备技术的热电偶，具有制备工艺简便、性能稳定等优点。

热电效应是指在两个不同金属或半导体接触的接点处，由于温度差异而产生的电势差。

根据热电效应的类型不同，热电偶可以分为热电势型和热电流型。

热电偶的原理是基于热电效应产生的电势差与温度之间的线性关系，利用这种关系来测量温度。

晶圆热电偶的制备方法主要包括选择合适的金属材料、精确控制制备工艺、对晶圆进行特殊处理等步骤。

通常情况下，选择高温稳定性好、热电效应显著的金属材料作为制备晶圆热电偶的材料。

制备过程中，需要控制金属材料的成分和厚度，并在晶圆表面形成保护层，以确保晶圆热电偶的稳定性和精度。

晶圆热电偶的应用领域广泛，包括但不限于电力、冶金、石油化工、航天航空等领域。

晶圆热电偶可以用于各种温度测量场合，如高温窑炉、炼钢过程中的温度监测、石油化工装置中的温度控制等。

由于晶圆热电偶具有制备工艺简便、性能稳定等特点，因此在实际应用中得到了广泛的应用。

对于晶圆热电偶的性能评估，主要包括测量精度、响应时间、稳定性、抗干扰能力等指标的评价。

测量精度是指晶圆热电偶测量结果与真实温度之间的偏差，响应时间是指晶圆热电偶从温度变化到测量结果发生变化的时间，稳定性是指晶圆热电偶在长时间使用过程中的性能变化情况，抗干扰能力是指晶圆热电偶对外界电磁干扰的抗干扰能力。

综上所述，晶圆热电偶是一种基于晶圆制备技术的温度传感器，具有制备工艺简便、性能稳定等优点。

它的原理是利用热电效应产生的电势差与温度之间的线性关系来测量温度。

在实际应用中，晶圆热电偶被广泛应用于电力、冶金、石油化工、航天航空等领域的温度测量和控制。

对于晶圆热电偶的性能评估，需要考虑测量精度、响应时间、稳定性和抗干扰能力等指标。

（完整word版）热电偶温度计的测温原理、选型及其应⽤《⾃动检测技术及仪表》课程设计报告热电偶温度计的测温原理、选型及其应⽤学院：班级：姓名：学号：⽬录⼀摘要 (3)⼆热电偶温度计的测温原理 (3)2.1 热电偶的测温原理 (3)2.2 接触电势 (4)2.3 温差电势 (4)2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4)三热电偶温度计的组成结构及其作⽤和特 (5)3.1 热电偶温度计的组成结构 (5)3.2 热电偶温度计的作⽤及特点 (6)四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7)4.1 均质导体定则 (7)4.2 中间导体定则 (7)4.3 连接导体和中间温度定则 (8)五热电偶温度计的误差分析及选型 (8)5.1 影响测量误差的主要因素 (8)5.1.1插⼊深度 (8)5.1.2响应时间 (9)5.1.3热辐射 (10)5.1.4冷端温度 (11)5.2 热电偶温度计的选型 (11)六现场安装及其注意事项 (13)七总结 (13)⼋参考⽂献 (15)⼀、摘要热电偶温度计是⼀种最简单﹑最普通，测温范围最⼴的温度传感器，是科研﹑⽣产最常⽤的温度传感器。

在使⽤时不注意，也会引起较⼤测量误差。

针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插⼊深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使⽤时应该怎样选择热电偶温度计，以及使⽤时的⼀些安装注意事项，这对提⾼测量精度，延长热电偶寿命，都有⼀定的意义。

⼆、热电偶温度计的测温原理热电偶温度计是⼀种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电⽓仪表转换成被测介质的温度。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产⽣电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。

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°C 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

K型热电偶温度测量实验一、实验目的：1、通过本实验了解热电偶测温的基本原理以及热电偶的基本构造。

二、实验原理：1、热电偶测温原理：热电偶由两个不同材质的金属材料焊接而成，焊接端称为热端，非焊接端为自由的两金属导体称为冷端。

如果将热端置于与冷端有温度差的地方，将在冷端两导体上产生（热）电势。

电势的大小取决于冷热端间的温度差和所采用的金属材料。

这就是热电偶测温的基本原理。

但需要说明的是热电势的数值通常很小，每度只有数十微伏，并且热电势在整个测温的范围内一般是非线性的。

因此，要在测温电路中进行必要的冷端补偿和非线性补偿。

2、应用介绍：热电偶和热电阻同是工业测温的常用元件，相对于热电阻来说，热电偶的测量温度范围较宽：－200～1200℃，结构上也较为坚固，但使用时需要冷端补偿，需要铺设专用的补偿导线。

工业现场中，常用于测量温度较高的介质：如蒸汽、高温水等。

而热电阻的常用测量范围是－200～400℃，使用时也相对简单，不需要铺设专用的补偿导线，也不需要进行冷端补偿。

3、实验用热电偶：本实验中所使用的热电偶材料是镍铬—镍硅，热电偶的分度号是K，一般简称K型电偶。

常用于测量0～600℃范围内的介质。

冷端补偿所使用的热电阻是铂电阻Pt1000；热电偶在接入电路时要注意极性，在本实验中所使用的热电偶上已用红色塑料套管标示正极。

下图是热电偶在电路中的表示符号。

(-)(+)4、电路：电路在构成上可分为放大、非线性补偿、冷端补偿三个部分。

非线性补偿采用的是专用于K型热电偶线性校正的集成电路AD538；冷端补偿电路采用的是Pt1000的测量电路，因此，正确使用热电偶测量温度的方法是确保Pt1000热电阻已经连接后，再使用热电偶。

具体的电路结构请参考附录中的电原理图。

三、实验仪器和设备1、DRVI可重组虚拟实验开发平台1套2、蓝津数据采集仪（DRDAQ-EPP2）1台3、开关电源（DRDY-A）1台4、K型热电偶1只5、Pt1000铂电阻1只6、计算机n台（如使用蓝津DRMU-ME-B型综合实验台，则上述的2、3项已集成在实验台内部）四、实验步骤与内容1.启动计算机，开启DRVI数据采集仪和电源。

热电偶测温系统设计课程设计说明热电偶测温系统设计摘要：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，在工业用温度传感器中占有及其重要的地位。

该测温系统由温度测量电路、运算放大电路、A/D转换电路及显示电路组成，以AT89C2051单片机为主控单元，由K型镍铬-镍硅热电偶测量热端温度T，测量范围在0—1200℃之间，由集成温度传感器AD590测量冷端温度T0，并对测温热电偶的热电势及AD590测得的补偿电势进行采样，送入A/D转换器转换成数字量，存放在单片机内存单元中，经程序解算后得到温度值，转换为BCD 码，同时驱动四位数码管显示。

试验结果显示，该系统对温度测量具有较高的精度，实现了温度测量功能，其主要技术指标达到了系统设计要求。

关键词：热电偶；温度；A/D；单片机4毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前4提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：4学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。