【正文】 ...... 27 溫度采樣 ........................................................................................................................................... 27 程序?yàn)V波 ........................................................................................................................................... 28 線性化補(bǔ)償 ....................................................................................................................................... 28 RS232 傳輸 ....................................................................................................................................... 28 第六章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參數(shù) ........................................................................................................................... 29 溫度測(cè)量 ........................................................................................................................................... 29 溫度與溫標(biāo) .............................................................................................................................. 29 溫度測(cè)量的主要方法 ............................................................................................................. 29 PT1000 測(cè)溫實(shí)驗(yàn) .......................................................................................................................... 30 電阻箱標(biāo)定 ............................................................................................................................... 30 溫度采集及 RS232 通訊實(shí)驗(yàn) ................................................................................................ 31 熱電阻 PT1000 測(cè)溫電路調(diào)試體會(huì) ............................................................................................... 32 第七章 總結(jié)與展望 .................................................................................................................................... 33 致謝 ............................................................................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................................... 35 附錄 1............................................................................................................................................................ 35 附錄 2............................................................................................................................................................ 35 附錄 3............................................................................................................................................................ 35 附錄 4............................................................................................................................................................ 40 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 5 頁(yè) 共 40 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 緒論 溫度傳感器的 概念 溫度傳感器 是指 能感受溫度并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由 敏感元件 和轉(zhuǎn)換元件組成 。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要 前提 。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。從 17 世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。 隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高 ,人們也迫切需要檢測(cè)與控 制溫度 :如大氣及空調(diào)房中溫度的高低 ,直接影響著人們的身體健康；在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線上 ,環(huán) 境溫度不適當(dāng) ,會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量；恒溫育苗室內(nèi)溫度的控制對(duì)育苗的質(zhì)量影響也很大。因此，要選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，不僅要掌握各種類型傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器的信號(hào)應(yīng)該如何 獲取 、處理 。 常用溫度傳感器的分類 溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心 部分，品種繁多。溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。這種儀表可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見輻射高溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。 溫度測(cè)量控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn) 狀 溫度測(cè)量是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科研等部門最普遍的測(cè)量項(xiàng)目。 在溫度測(cè)量方面各國(guó)均取得了很多成果 ,其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計(jì)分辨能力可達(dá) ℃ ,理論上可達(dá) ℃ ,而且在 40℃ ~230℃范圍內(nèi)具有溫度與頻率的線性特性 。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局研制的電阻溫度計(jì) 25歐標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì) ,電橋分辨 ℃ 。 傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻測(cè)溫方法以其技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn) ,在未來溫度測(cè)量領(lǐng)域中 ,依然能夠廣泛使用。 1)薄膜溫度傳感器 在傳感器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面 ,出現(xiàn)了薄膜溫度傳感器 ,它是隨著薄膜技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的新型微傳感器 ,其敏感元件為微米級(jí)的薄膜 ,具有體積小、熱擾動(dòng)小、熱動(dòng) 態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、便于集成和安裝的特點(diǎn) ,并且具有耐磨、耐壓、耐熱沖擊和抗剝離的優(yōu)良性能 ,特別適合于微尺度或小空間溫度測(cè)量、表面溫度的測(cè)量等場(chǎng)合。 2)輻射測(cè)溫技術(shù) 隨著光電和紅外探測(cè)器的發(fā)展 ,出現(xiàn)了多種多樣的紅外測(cè)溫儀 ,紅外測(cè)溫技術(shù)得到了更多的應(yīng)用。(2)準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性更高 。(4)從點(diǎn)測(cè)量發(fā)展到二維面測(cè)量 。 3)光纖測(cè)溫技術(shù) 黑體空腔式光纖高溫計(jì)是由黑體空腔與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到溫度平衡 ,通過光纖將黑體腔的輻射能量傳輸給光電探測(cè)器件 ,從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。還有一種測(cè)量鋼水溫度的消耗型光纖溫度傳感器 ,也是基于以上原理 ,由普通石英光纖實(shí)現(xiàn)測(cè)溫 ,因其價(jià)格低、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)可以取代消耗型貴金屬熱電偶。例如在煉鐵生產(chǎn)中 , 操作人員經(jīng)常要檢測(cè)和觀察高爐冷卻水包的進(jìn)、出水溫差。 如超過 ℃ 就意味著出現(xiàn)事故 , 人員可能就要撤離。 在煤礦和火電廠廣泛應(yīng)用的煤質(zhì)分析儀中，需要對(duì)一定質(zhì)量的 煤燃燒后所導(dǎo)致的一定質(zhì)量的水的溫度變化進(jìn)行精確測(cè)量，并根據(jù)水溫變化幅度對(duì)煤的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估 。高精度的溫度測(cè)量能夠提高生產(chǎn)的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量。采用鉑電阻測(cè)量溫度是一種有效的高精度溫度測(cè)量方法，但具有以下難點(diǎn)：引線電阻、自熱效應(yīng)、外部噪聲的干擾、元器件漂移和鉑電阻傳感器精度 。對(duì)于自熱效應(yīng)，根據(jù)元件發(fā)熱公式 P=I2R，必須使流過元件的電流足夠小才能使其發(fā)熱量小，傳感器才能檢測(cè)出正確的溫度。此外，一些元器件和儀器很難滿足元器件漂移和鉑電阻傳感器精度的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 9 頁(yè) 共 40 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 傳感器、單片機(jī)及開發(fā)工具 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫 度檢測(cè)器。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。薄膜熱電阻是利用電子陰極濺射的方法制造，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)。 工作原理 熱電阻的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。熱電阻通常需要把電阻 信號(hào) 通過引線傳遞到 計(jì)算機(jī) 控制裝置或者其它 一 次儀表 上。 工業(yè)用熱電阻 安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì) 測(cè)量結(jié)果 會(huì)有較大的影響。這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻 r，r 大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。 三線制要求引出的三根導(dǎo)線截面積和長(zhǎng)度均相同，測(cè)量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當(dāng)橋路平衡時(shí)，通過計(jì)算可知 ： 13 1t22RR RrR = + r (21) 其中 r 為導(dǎo)線等效電阻， 當(dāng) R1=R2 時(shí)，導(dǎo) 線電阻的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差，但是必須為全等臂電橋，否則不可能完全消除導(dǎo)線電阻