北京航空航天大学
专业实验报告温度传感器标定与补偿
专业名称自动化科学与电气工程学院
专业方向测试控制自动化
班级380305
学生姓名任鹏
指导教师
2011年9 月13 日
目录
第一章标定系统概述 (3)
1.1标定系统组成 (3)
1.2各仪器设备功能及操作说明 (3)
1.3信号调理电路分析 (5)
1.4数据采集软件使用 (6)
第二章静态标定 (9)
2.1静态标定理论基础 (9)
2.2静态标定实施方法 (12)
2.3静态标定步骤与数据获取 (13)
2.4数据处理与静态指标的计算 (14)
2.5传感器非线性校正与误差分析 (15)
第三章动态标定 (18)
3.1动态标定的理论基础 (18)
3.2动态标定实施方法 (19)
3.3动态标定步骤与数据获取 (19)
3.4数据处理与动态指标计算 (20)
3.5数字滤波方法设计 (26)
第四章实验总结 (29)
第五章参考文献 (29)
第一章 标定系统概述
1.1 标定系统组成
NTC 热敏电阻传感器、传感器调理电路、数据采集卡、PC （综合实验标定软件）、恒温槽各一，导线若干。
1.2 各仪器设备功能及操作说明
(1) 温度传感器
温度传感器是把所要测量标定的温度值转换与之相应的成电阻值。本实验用的温度传感器是用具有负温度系数的半导体热敏电阻即NTC 热敏电阻制成的，其热电特性为缓变型，具有负温度系数(NTC)，适合做温度测量元件。其热电特性如下：
16.273T ,)(:+=t K T 被测温度
16.27325,:00+=T T 参考温度
时热敏电阻的阻值温度)(:K T R t
k R K T R 10)(:000=时热敏电阻的阻值，温度
3980:=B B 热敏电阻的材料常数，
(2) 传感器调理电路
传感器调理电路是把温度传感器中热敏电阻因热电效应产生的阻值变化转换成与温度相对应的电压值，适合数据卡采集处理。
(3) 数据采集卡
数据采集卡是把电压值模拟量转成数字量，即采集温度值。本实验所用数据采集卡型号是PCI-9111，AD 转换位数12位AD 转换通道，单端模式有16个通道，差分模式有8个通道AD 输入范围：)11(00
T T B t e R R -=
+/-10V，+/-5V，/-2.5V，+/-1.25V，+/-0.625V。实验中采用+/-5V。传感器与数据采集卡的连接:
•传感器调理板接线端子
电源输入信号：5V、地
传感器输出信号：V
•数据采集卡接线端子
5V电源端子：VCC
模拟地端子：AGND
模数转换输入端：A0~A15可选
(4)PC机（综合实验标定软件）
综合实验标定软件是运用LabVIEW强大的图形界面显示功能实现，包括主程序及登录界面。
(5)恒温槽
恒温槽提供恒定温源，可在30℃~80℃范围内，控制水温保持恒定。
恒温槽操作步骤：
a)在槽内加入水，液面不能低于工作台面30mm；
b)温度控制在80 ℃以内；
c)将出液管与进液管用软管连接，保证水的循环（仪器左面
靠前为进液管，靠后为出液管）；
d)插上电源，开启“总电源开关”；
e)开启“循环开关”
f)温度设定：按设定功能键进入温度设定值设定状态，设定
值末位闪烁，通过移位和加减键设定所需的工作温度，再
按设定功能键保存设定值；
g) 待恒温槽上显示的测量值与设定值相等时，并维持一段时
间使槽内温度均匀后再采集此时温度传感器的值。
1.3 信号调理电路分析
传感器调理电路的电路原理图如下：
其中，k R 10=，VCC Rt
R Rt Vout ⋅+= 测试点
热敏电阻
标准电阻
+5V
图1 传感器调理电路的电路原理图
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH 、光强等。通常，传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器（ADC ）的输入。然后，ADC 对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。本实验所用调理电路电源采用+5V,通过一个标准电阻与传感器中热敏电阻串联组成回路，通过
测量热敏电阻随温度变化阻值变化的电压值。此稳定电压信号供数据采集卡采集转换成数字量。
k R 10=，
VCC Rt
R Rt Vout ⋅+= 可得出传感器输出电压与测试温度的关系
V out =)11(00
T T B e R -R +)11(00T T B e R - .VCC
由于k R 10=，k R 100=可保持测试回路中的电流在一个很小的范围内，避免热敏电阻的自热效应而影响测试结果。
1.4数据采集软件使用
(1)采集软件的打开
软件目录：F:\documents\09年综合实验与课程设计\综合实验标定软件，双击“主程序.vi”
图2 主界面
(2)登陆界面
点击软件左上方的“运行”按钮，出现登录界面如下
