实用温度测量

实用温度测量*

供稿：美国OMEGA 工业测量部

□ 自供电

□ 简单

□ 耐用

□ 实惠

□ 多样

□ 温度范围广

□ 最稳定 □ 最精确 □ 比热电偶更线性化 □ 输出高 □ 快速 □ 双线电阻值测量 □ 最线性化 □ 输出最高 □ 实惠 □ 非线性化

□ 电压低

□ 需要基准

□ 最不稳定

□ 最不敏感

□ 昂贵 □ 需要电流源 □ 磁阻小 □ 绝对电阻低 □ 非线性化 □ 受限的温度范围 □ 脆弱 □ 需要电流源 □ 自动加热 □ T<200?C □ 需要电源 □ 低 □ 自动加热 □ 受限的配置 □ 自动加热 目录

应用说明-实用温度测量

图1

页码

常见温度传感器

26

简介

27

基准温度

28

热电偶

28

参比端

29

基准电路

30

硬件补偿

31

电压到温度转换

32

实用热电偶测量

34

34

差的连接点连接

36

标定降级

36

并联阻抗

36

电蚀作用

37

热分流

37

线校准

37

诊断

38

摘要

39

RTD

40

历史记录

40

金属膜RTD路

40

电阻测量

41

3线电桥测量误差

42

3电阻到温度转换

42

3实用的预防措施

43

热敏电阻

43

线性热敏电阻

44

测量

44

单片线性温度传感器

44

附录A-热电偶的经验定律44

附录B

45

45

基金属热电偶

45

标准线误差

46

参考文献

47

简介

合成燃料研究、太阳能转换和新发动机开发是应对我们日益减少的自然资源状态仅有的少数几个迅速发展的学科。随着所有行业把新重点放在能效上，基本的温度测量呈现出更高的重要性。本应用说明的目的是探索更常见的温度监测技术并介绍提高其精度的过程。

我们将重点介绍以下四种最常见的温度传感器：热电偶、RTD、热敏电阻和集成电路传感器。尽管热电偶已得到广泛应用，但却常被误用。因此，我们将主要集中介绍热电偶测量技术。

附录A包含了热电偶的经验定律，这是本文中使用的所有推导结论的基础所在。如果读者想要更深入地讨论热电偶理论，请阅读参考文献中的参考资料17。

对于使用特定热电偶应用的人员，附录B可帮助他们选择最佳类型的热电偶。

在本应用说明中，我们将重点强调传感器布置、信号调节和仪器的实用考虑因素。

早期测量设备- 伽利略在约1592年前后发明了温度计。1, 2, 3他在开口的容器中装满有色酒精，并悬挂一个喉部狭长的玻璃管，管顶部是一个空心球。加热后，球体中的空气膨胀并通过液体冒出气泡。冷却球体会导致液体在管中向上移动。1然后，可通过标注液体在管内的位置观察球体的温度波动。这一“倒置”的温度计只是一个简劣的指示器，因为液位会随大气压力变化并且玻璃管没有刻度。随着佛罗伦萨温度计的发展，纳入了密封结构和刻度尺，温度测量的精度有了巨大提高。

在随后的几十年里，人们构思了许多种温标，所有这些都基于两个或更多固定点。但其中一种温标直到18世

纪早期才得到公认，当时荷兰的仪器制造商华伦海特制作出了精确并且可重复的水银温度计。对于华氏温标的低端固定点，华伦使用了冰水和盐（或氯化铵）的混合物。这是他能够重现的最低温度，并且他将其标记为“零度”。对于华氏温标的高端，他选择了人体血液温度并将其标为96度。

为什么是96度而不是100度？这是因为早期的刻度被分成十二等份。而华伦显然为了努力追求更高的分辨率，而将华氏温标分成24等份、48等份乃至最终的96等份。

华氏温标得到普及主要是因为华氏制造温度计的可重复性和质量。

约1742年，安德斯摄尔修斯提出将冰的融点和水的沸点用作温标的两个基准。摄尔修斯选择将零度作为沸点而将100度作为融点。后来，这两个端点被颠倒过来，百分度温标就这样诞生了。1948年，该温标正式更名为摄氏温标。

19世纪早期，威廉汤姆森（开尔文男爵）根据理想气体的膨胀系数制定了通用的热力学温标。开尔文确立了绝对零度的概念，开氏温标仍然是现代温度测量的标准。

四种现代温标的转换公式如下：?C = 5/9 (?F - 32) ?F= 9/5 ?C + 32

K = ?C + 273.15 ?R= ?F + 459.67

兰金温标(?R)仅仅是开氏温标的等效温标，以热力学领域早期的先驱W.J.M.兰金的名字命名。基准温度

我们可以建立电压分配器而无法建立分温器，我们不能像以增加长度来测量距离那样增加

温度。我们必须依赖通过物理现象确定的温度，这些温度易于观察且本质不变。国际实用

温标(IPTS)就是基于此类现象。1968年修订版确定了十一项基准温度。

由于这些固定的温度只能用作基准，因此我们必须使用仪器在这些温度之间插补。但在这

些温度之间精确插补可能需要一些相当特异的传感器，其中许多传感器太过复杂或昂贵而

无法在实际情况中使用。我们将只讨论以下四种最常见的温度传感器：热电偶、电阻式温

度检测器(RTD)、热敏电阻和集成电路传感器。

IPTS-68基准

温度

平衡点K 0C

氢的三相点13.81 -259.34 氢的液相/气相17.042 -256.108 在25/76标准大气环境中

氢的沸点20.28 -252.87 氖的沸点27.102 -246.048 氧的三相点54.361 -218.789 氧的沸点90.188 -182.962 水的三相点273.16 0.01

水的沸点373.15 100

锌的冰点692.73 419.58 银的冰点1235.08 961.93 金的冰点1337.58 1064.43 点表1

热电偶

当由不同金属组成的两根电线两端项链并且对其中一端进行加热时，热电电路中会有连续

的电流流动。托马斯塞贝克在1821年发现了这一现象。

如果此电路在中央断开，则净开路电压（塞贝克电压）是连接点温度和两种金属成分的函

数。

所有不同的金属都展示出这种效应。两种金属的最常见组合如该应用说明的附录B所示，

并且列出了它们的重要特性。对于小的温度变化，塞贝克电压与温度成线性比例。ΔeAB

= αΔT

其中塞贝克系数α是比例常数。

测量热电偶电压–我们无法直接测量塞贝克电压，因为我们必须首先将电压表连接到热电偶，

然后电压表会自己创建一个新的热电电路。

让我们将电压表跨接到铜-康铜（T型）热电偶并查看电压输出：

等效电路使用DVM测量连接点电压图4

我们希望电压表只读V1，但我们已通过连接电压表尝试测量连接点J1的输出，创建了两个更具金属性的连接点：J2和J3。由于J3是铜-铜连接点，因此它不会建立热电动势(V3 = 0)，但J2是铜-康铜连接点，将会添加一个相对于V1的电动势(V2)。产生的电压表读数V 将与J1和J2间温差成正比。这就是说，我们只有在确定J2的温度之后才能确定J1处的温度。

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参比端

确定J2温度的方式之一是以物理方式将连接点放入冰槽中，强制使其温度成为0?C并确定J2作为参比端。由于两个电压表端子连接点现在为铜-铜，因此不会产生热电动势并且电压表上的读数V与J1和J2间的温差成正比。

现在，电压表读数为（见图5）：V = (V1 - V2) ?α(t J1 tJ2)

如果我们以摄氏度指定TJ1，则：TJ1 (?C) + 273.15 = tJ1

则V变为：V = V1 - V2 = α *(TJ1 + 273.15) - (TJ2 + 273.15)]

= (TJ1 - TJ2) = (TJ1 - 0)

V = TJ1

我们使用这一延伸的推导重点强调冰槽连接点的输出V2并非零伏。它是绝对温度的函数。

通过添加冰点参比端的电压，我们现在将读数V参照0?C。由于冰点温度可以精确控制，因此该方法非常精确。（美国）国家标准局(NBS)使用冰点作为其热电偶表的基本基准点，因此我们现在可以查看NBS表并直接从电压V转换为温度TJ1。

图5所示的铜-康铜热电偶是一个独特的示例，因为铜线和电压表端子使用的是相同的金属。让我们使用铁-康铜（J型）热电偶取代铜-康铜热电偶。铁线（图6）增加了电路中不同金属连接点的数量，因为两个电压表端子都变成了Cu-Fe热电偶连接点。

如果两个前面板端子温度不同，将会出现错误。要进行更精确的测量，应延长电压表铜导线以便铜-铁连接点位于等温（相同温度）块上：偶连接点。

等温块是电绝缘体，但确实是良好的热导体，它用于使J3和J4保持相同的温度。绝对块温度并不重要，因为两个Cu-Fe连接点的作用是相反的。我们仍得到如下结果V = α (T1 - TREF)

基准电路

让我们将冰槽替换成其他等温块

新块处于基准温度TREF，并且由于J3和J4仍处于相同温度，我们可以再次显示V = α (T1-TREF)

这仍然是一个非常不方便的电路，因为我们必须连接两个热电偶。让我们将Cu-Fe连接点(J4)和Fe-C连接点(JREF)合并，消除负极(LO)导线中多余的Fe线。

我们可以通过首次连接两个恒温快（图9b）来实现这项操作。

我们没有更改输出电压V。它仍然是V = α (TJ1 - TJREF )

现在，我们将调用中间金属定律（请参阅附录A）来消除额外的连接点。这一经验“定律”表明，在热电偶连接点的两种不同金属之间插入第三种金属将不会影响输出电压，只要附加的金属形成的两个连接点处于相同的温度：

因此，图9B中的低电平导线：变为：

这是一个非常有用的结论，因为它完全消除了LO导线中对铁线(Fe)的需要：

同样，V = α (TJ1 - TREF)，其中α是Fe-

C热电偶的塞贝克系数。

连接点J3和J4代替冰槽。这两个连接点现在成为参比端。

现在，我们可以继续下一逻辑步骤：直接测量等温块（参比端）的温度并使用该信息计算未

知温度TJ1

热敏电阻（其电阻RT是温度的函数）为我们提供了测量参比端绝对温度的一种方式。由于等温块的设计，连接点J3和J4以及热敏电阻全部假设为相同温度。通过计算机控制的数字万用表，我们只需：

测量RT以确定TREF，然后将TREF转换为其等效参比端电压VREF

测量V后加上VREF得出V1，然后将V1转换为温度TJ1。

此过程称为软件补偿，因为它依靠计算机软件来补偿参比端的影响。该等温接线盒温度传感器可以是具有与绝对温度成正比特性的任何设备：RTD、热敏电阻或集成电路传感器。询问以下问题似乎符合逻辑：如果我们已经拥有测量绝对温度的设备（如RTD或热敏电阻），为什么我们要自寻麻烦而使用需要参比端的热电偶？此问题最重要的唯一答案是热敏电

阻、RTD和集成电路传感器仅在特定的温度范围内有用。另一方面来说，热电偶可用于广泛的温度范围，并且已针对各种大气环境进行了优化。它们比热敏电阻耐用得多，事实证明，热电偶通常焊接到金属部件或用螺钉夹紧。它们可以通过钎焊或焊接现场制造。简言之，热电偶是现有的使用最广泛的温度传感器，由于测量系统执行参比端补偿和软件电压到温度转换的整个任务，因此使用热电偶变得与连接一对电线一样容易。

当我们需要监测大量数据点时，热电偶测量变得尤其方便。这通过对多个热电偶元件使用等温参比端来实现（见图13）。

舌簧继电器扫描器可将电压表按顺序连接到各种热电偶。无论选择何种类型的热电偶类型，所有电压表和扫描器导线都是铜的。事实上，只要知道每个热电偶是什么，我们就可以在同一等温接线盒（通常称为温区框）中混合使用各种类型的热电偶，并在软件中进行相应的修改。接线盒温度传感器RT位于盒中心，从而将由于热梯度导致的误差减至最低。

软件补偿是用于测量热电偶使用最广泛的技术。许多热电偶都在相同的块上连接，铜导线在整个扫描器内使用，并且该技术与所选的热电偶类型无关。此外，当数据采集系统与内置的温区框配合使用时，我们只需如同连接一对测试引线一样连接热电偶即可。所有转换都通过计算机执行。此技术的一个缺点是计算机需要少量额外的时间来计算参比端温度。为获得最大速度，我们可以使用硬件补偿。

硬件补偿

与软件补偿的测量参比端温度和计算其等效电压不同的是，我们可以插入一块电池抵消参比端偏移电压。此硬件补偿电压和参比端电压的组合等于0?C连接点的电压。

补偿电压e 是温度传感电阻RT的函数。电压V现在参照0?C，可直接读取，并可以使用NBS表转换成温度。

此电路的另一个名称是电子冰点基准。6 这些电路可与任何电压表以及各种热电偶配合使用。此技术的主要缺点是每种单独的热电偶类型通常需要唯一的冰点基准电路。

图15显示了可与舌簧继电器扫描器配合使用以补偿整块热电偶输入的实际冰点基准电路。块中的所有热电偶必须为相同类型，但每块的输入可适配不同的热电偶类型，只需更改增益电阻即可。

硬件补偿电路或电子冰点基准的优点是无需计算基准温度。这为我们节省了两个计算步骤

电压到温度转换

我们已使用硬件和软件补偿来合成冰点基准。现在，我们只需读取数字电压表并将电压读数

转换成温度即可。遗憾的是，热电偶的温度与电压关系不是线性的。更常见的热电偶输出电压被绘制为图16中温度的函数。如果绘制的曲线斜率（塞贝克系数）与温度如图17中所示，则很明显热电偶是非线性设备。

图17中的水平线将表示常数α，换句话说，即线性设

备。我们注意到，K型热电偶的斜率在从0?C到1000?C 的温度范围内接近常数。因此，K 型可与倍增电压表和外部冰点基准配合使用以获得适当精度的直接温度读数。即温度显示仅涉及一个标度因子。此过程与电压表配合使用。

通过检查塞贝克系数的变化，我们可以很容易地看到，使用一个恒定的标度因子将限制系统的温度范围并限制系统精度。通过读取电压表并查阅本手册第172页上的（美国）国家标准局热电偶表4可以得到更好的转换精度-见表3。T = a0 +a1 x + a2x2 + a3x3 . . . +anxn 其中

T = 温度

x = 热电偶电动势（以伏特为单位）

a = 每个热电偶唯一的多项式系数

n = 多项式的最大阶数

随着n的增加，多项式的精度也会提高。代表性数字为可实现± 1?C精度的n = 9。可在较窄的温度范围内使用较低阶数的多项式以获得更高的系统速度。

表4是用于将电压转换成温度的多项式示例。数据可打包供数据采集系统利用。计算机不会直接计算指数，而是编程为使用嵌套的多项式形式以节省执行时间。快速拟合的多项式在表4中所示的温度范围以外会降级，因此不应在这些限制范围之外推算。

mV .00 .01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08 .09 .10 mV 温度单位为摄氏度(IPTS 1968)

0 0 0.17 0.34 0.51 0.68 0.85 1.02 1.19 1.36 1.53 1.7 0 0.10 1.70 1.87 2.04 2.21 2.38 2.55 2.72 2.89 3.06 3.23 3.40 0.10 0.30 5.09 5.26 5.43 5.60 5.77 5.94 6.11 6.27 6.44 6.61 6.78 0.30 0.40 6.78 6.95 7.12 7.29 7.46 7.62 7.79 7.96 8.13 8.30 8.47 0.40 0.50 8.47 8.63 8.80 8.97 9.14 9.31 9.47 9.64 9.81 9.98 10.15 0.50 0.60 10.15 10.31 10.48 10.65 10.82 10.98 11.15 11.32 11.49 11.65 11.82 0.60 0.70 11.82 11.99 12.16 12.32 12.49 12.66 12.83 12.99 13.16 13.33 13.49 0.70 0.80 13.49 13.66 13.83 13.99 14.16 14.33 14.49 14.66 14.83 14.99 15.16 0.80

0.90 15.16 15.33 15.49 15.66 15.83 15.99 16.16 16.33 16.49 16.66 16.83 0.90

1.10 18.48 18.65 18.82 18.98 19.15 19.31 19.48 19.64 19.81 19.97 20.14 1.10 1.20 20.14 20.31 20.47 20.64 20.80 20.97 21.13 21.30 21.46 21.63 21.79 1.20

温度转换公式：T = a0 +a1 x + a2x2 + . . . +anxn

嵌套多项式形式：T = a0 + x(a1 + x(a2 + x (a3 + x(a4 + a5x)))) (5th order)

其中x以伏特为单位，T以?C为单位

NBS多项式系数

表4

高项式的计算对计算机来说是一项费时的任务。正如我们之前提到的，我们可以为较小的温度范围使用低次多项式来节省时间。在用于一个数据采集系统的软件中，热电偶特性曲线分为八个区域，每个区域通过三次多项式做近似处理。*

所有上述过程都假设热电偶电压可以精确轻松地进行测量；但快速浏览表3可以看到，热电偶输出电压实际上非常小。检查系统电压表的要求：

热电偶型号塞贝克系数

(μV/?C) @ 20?C

DVM灵敏度(0.1?C)

(μV)

E 62 6.2

J 51 5.1

K 40 4.0

R 7 0.7

S 7 0.7

T 40 4.0

所需的DVM灵敏度

表5

即使对于常见的K型热电偶，电压表也必须能够分辨4 μV才能检测到0. 1?C的变化。此信号的量值是噪声潜入任何系统的开放入口。因此，仪器设计人员可利用多项基本的噪声抑制技术，包括树形开关、常模过滤、积分和保护。

实用热电偶测量

噪声抑制

树形开关-树形开关是一种将扫描器通道分组整理的方法，每组具有其自己的主开关。

如果没有树形开关，每个通道可以直接通过其杂散电容发出噪声。通过树形开关，成组的并行通道电容在一个树形开关电容中串联。由于降低了通道间电容，结果大大减少了大型数据采集系统中的串扰。

模拟滤波器-可在电压表输入端直接使用滤波器以减少噪声。这将显著减少干扰，但会导致电压表对阶跃输入的响应更加缓慢。

积分-积分是一项模数转换技术，从根本上均化整个线路周期的噪声；因此供电线路相关的噪声及其谐波几乎可以消除。如果选择的积分时间段小于积分线路周期，则其噪声抑制属性会从根本上失效。

由于热电偶电路覆盖的长距离特别容易产生供电线路相关的噪声，因此建议使用积分模拟到数字转换器来测量热电偶电压。根据允许整个周期积分读取速率为每秒48个样品的最近创新，积分是一项特别有吸引力的模数转换技术。

保护-保护是用于从高低测量导线常见的任何噪声源M

（即从共模噪声源）减少干扰的一项技术。

我们假设热电偶线穿过的线管与220 Vac电源线相同。电源线和热电偶线之间的电容将产生约等于两根热电偶线上量值的交流信息。此共模信号在理想电路中不成问题，但电压表并非理想电路。电压表的低端子和安全接地（壳体）之间有一些电容。电流会流经此电容并流经热电偶导线电阻，从而产生常模噪声信号。保护装置（物理上是包围整个电压表电路的浮动金属盒）将连接到包裹热电偶线的屏蔽装置，并用于分流干扰电流。

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每个屏蔽的热电偶连接点都可以直接接触干扰源而没有任何不良影响，因为扫描器上已进行布置，以针对每个热电偶通道单独切换保护端子。将屏蔽装置连接到保护装置的这一方法用于消除接地回路（通常在屏蔽装置接地时产生）。

dvm保护装置对于消除热电偶连接点与共模噪声源直接接触时产生的噪声电压特别有用。

在图22中，我们想要测量正由电流加热的金属液槽中央的温度。槽中央的电势是120 V RMS。

等效电路如下：

从dvm Lo端子到壳体的杂散电容会造成一个电流流经低电平导线，这反过来会导致热电偶Rs的串联电阻间的噪声电压下降。这个电压直接出现在dvm Hi到Lo端子间，并导致噪声测量。如果我们使用保护导线直接连接到热电偶，则会明显减少Lo导线中的电流。现在，

噪声电流流经不影响读数的保护导线：

请注意，我们也可以通过最大限度减小Rs来最大限度减小噪音。我们使用线径更大的热电偶线（串行电阻更小）来实现这项操作。

为了减少发生磁感应噪声的可能性，热电偶应以统一的方式绞合。市场上可以买到的热电偶延长线都是双绞线配置。

实用的预防措施-我们讨论了参照端的概念、如何使用多项式提取绝对温度数据，以及要在数据采集系统中寻找的内容来最大限度降低噪音的影响。现在，让我们来了解一下热电偶线本身。多项式曲线拟合依赖于完善的热电偶线；也就是说在执行温度测量期间，热电偶线必须不能被失准。现在我们将讨论热电偶温度测量的一些误区。

除数据采集系统及其温区框的指定精度以外，大多数测量误差可以追溯到以下主要来源之一：

不良连接点连接

热电偶线的失准

分流阻抗和电蚀作用

热分流

噪声和泄漏电流

热电偶规格

记录文档

不良连接点连接

连接两根热电偶线有许多可接受的方法：钎焊、银钎焊、焊接等。热电偶线钎焊在一起后，我们可在热电偶电路中插入第三种金属，只要热电偶两端的温度相同，焊料应不会引起任何错误。焊料不会限制此连接点可承受的最高温度。要达到较高的测量温度，必须焊接接头。但焊接并非一个可以轻率进行的过程。5过热可能会降低电线的性能，并且焊接电线的焊接气体和空气都可能会扩散到热电偶金属中，从而更改其特性。困难在于通过连接的两种性质完全不同的金属进行复合。商用热电偶在非常昂贵的机器上使用电容放电技术进行焊接以确保均匀性。

当然，不良焊接会导致连接开路，这可在测量情况下通过执行热电偶开路检查检测出来。这是数据记录器提供的一种常见测试功能。尽管热电偶开路是最容易检测到的故障，但它不一定是最常见的故障模式。

标定降级

标定降级是一种比热电偶开路严重得多的故障情况，因为它可能会导致温度读数看起来正确。标定降级描述无意中更改热电偶线的物理结构以致其在指定的限制内不再符合NBS 多项式的过程。标定降级可导致大气颗粒扩散到金属中（由极限温度引起）。这可能由高温退火或冷加工金属导致，即从线管中抽出电线或应变野蛮操作或振动时产生的影响。退火可能会在经历温度梯度的电线段内发生。

罗伯特莫法特在他的《Gradient Approach to Thermocouple Thermometry》中解释说，热电偶电压实际上是由包含温度梯度的电线段生成的，而不一定是由连接点生成的。9例如，如果有一个热探头位于金属液槽中，则将有两个几乎等温的区域并且其中一个有较大的梯度。在图26中，热电偶连接点将不会产生输出电压的任何部分。阴影部分是将产生几乎整个热电偶输出电压的部分。如果发现此热电偶的输出由于老化或退火而出现漂移，则单独更换热电偶连接点将无法解决该问题。我们将不得不更换整个阴影部分，因为这是热电偶电压的来源。

热电偶线显然无法完美制造；会有一些缺陷导致输出电压误差。这些不均匀性如果出现在急剧变化的温度梯度区域可能会尤其有破坏性。由于我们不知道电线内部将会产生缺陷的位置，因为我们能做的是最好避免产生急剧变化的梯度。通过使用金属套管或仔细布置热

电偶线可减小梯度。

并联阻抗

高温可能还会对热电偶线绝缘体造成损害。绝缘电阻可能会随着温度升高呈指数下降，甚至到产生虚拟连接点的程度。7假设我们在高温下运行完全开路的热电偶

泄漏电阻RL可能足够低以形成完整的电路，并为我们提供一个不正确的电压读数。现在，我们假设热电偶并非开路，但我们使用的是一段很长的小直径电线。

如果热电偶线很小，则其串联电阻RS将相当高并且在极端条件下RL < < RS。这意味着热电偶连接点将显示为位于RL并且输出将与T1而不是T2成正比。

高温会对热电偶线有其他不利影响。绝缘层内的杂质和化学品可能会实际上扩散到热电偶金属中，导致温度- 电压依赖性偏离公布的值。在高温下使用热电偶时，应仔细选择绝缘层。通过选择适当的保护性金属或陶瓷护套，可将大气效应降至最低。

电蚀作用

某些热电偶绝缘层中使用的染料在存在水的情况下将形成电解质。这将产生电蚀作用，得到的输出比塞贝克效应大几百倍。应采取预防措施以屏蔽热电偶线避免所有恶劣的大气和液体环境。

热分流

制成的热电偶不能没有质量。由于加热任何质量都需要能量，因此热电偶将稍微改变其打算测量的温度。如果要测量的质量较小，则热电偶自然必定很小。但使用小直径电线制成的热电偶更容易受到污染、退火、应变和并联阻抗等问题的影响。要最大限度降低这些影响，可以使用热电偶延长线。市售的延长线主要用于覆盖测量热电偶和电压表之间的长距离。

延长线由塞贝克系数与特定热电偶类型非常相似的金属制成。通常它的尺寸更大以便其串联电阻不会在横跨长距离时成为影响因素。它还可以比非常小的热电偶线更容易穿过线管。延长线指定的温度范围通常比优质热电偶线低得多。除了提供实用的尺寸优势以外，延长线还比标准热电偶线便宜。这对基于铂的热电偶来说尤其实际。

由于延长线指定的温度范围较窄并且很可能会受到机械应力，因此延长线的温度梯度应保持在最低限度。根据梯度理论，这可确保几乎没有任何输出信号受延长线影响。

噪声-我们已经讨论了线路相关的噪声，因为它与数据采集系统有关。积分、树形开关和保护技术可用于抵消大多数线路相关的干扰。宽带噪声可通过模拟滤波器抑制。

数据采集系统无法抑制的一种噪声类型是由系统中的直流泄漏电流导致的直流偏移量。尽管直流泄漏电流量值足以导致显著误差的情况不常见，但应注意并防止其出现的可能性，尤其是热电偶线非常小而相关的串联电阻很高时。

线校准

热电偶线按照特定的规格制造，表明其符合NBS表的标准。规格有时可通过校准电线（在已知的温度进行测试）来增强。连续线轴上的连续电线件通常会比指定的公差更接近地跟踪彼此，尽管其输出电压可能稍微远离绝对规格的中心。

如果是为了提高导线的基本规格而校准导线，更为迫切的工作是需要具备上述所有条件以避免失准。

记录文档-说记录文档是电压测量误差的来源之一看起来有些不合适，但实际上，热电偶系统由于易于使用而引入了大量数据点。海量的数据可能变得相当不易操作。采用大量数据时，由于标错线、使用错误的NBS曲线等导致错误的可能性随之增加。

由于通道号不断变化，因此数据应按测量而不仅仅是通道号进行分类。6有关任何指定测量以及如传感器类型、输出电压、典型值和位置之类的信息均可在一个数据文件中进行维护。这可以在计算机控制下完成，也可以仅仅通过填写预先打印的表格来完成。无论如何维护数据，都不应低估简明系统的重要性，尤其是在开始复杂的数据收集项目时。

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诊断

我们已经提到过的大多数误差来源在其温度限制附近使用热电偶时会更加严重。在大多数应用中，不会经常遇到这些情况。但我们在高温、恶劣的大气环境中使用小型热电偶的情况将会怎样？我们怎么知道热电偶什么时候产生错误的结果？我们需要制定一套可靠的诊断步骤。

通过使用诊断技术，R.P.里德已开发出一个优秀的系统用于检测故障热电偶和数据通道。10此系统的三个组件是事件记录、温区框测试和热电偶电阻历史记录。

事件记录-第一个诊断根本不是测试，而是记录可能甚至远程影响测量的所有相关事件。示例如下

3月18日事件记录

10:43 电源故障

10:47 系统电源恢复

11:05 将M821改为K型热电阻

13:51 新数据采集程序

16:07 M821似乎出现读数错误

图29

我们查看程序列表并发现被测量#M821使用J型热电偶并且我们的新数据采集程序将其视为J型。但通过事件记录，很明显热电偶M821被更改为K型，而该更改未输入到程序中。虽然大多数异常不会这么容易发现，但事件记录可为系统测量中不明更改的原因提供有价值的洞察。这对于配置为测量几百个数据点的系统尤其实际。

温区框测试-温区框是用于代替冰槽基准的已知温度的等温接线盒。如果我们暂时将热电偶直接在温区框中短路，则系统应读取非常接近温区框的读数，即接近室温。

如果热电偶导线电阻比并联电阻高得多，则铜线分流强制V = 0。在未短路的正常情况下，我们需要测量TJ，而系统读数为：V ?α (T J - TREF)

但对于功能测试，我们已使端子短路，以使V=0。因此指示的温度T’J为：0 = α (T’J - TREF) T’J = TREF

因此，对于V = 0的dvm读数，系统将指示温区框温度。首先我们观察温度T （强制与T 不同），然后我们缩短铜线热电偶，并确保系统指示温区框温度而不是TJ。

这一简单的测试确认控制器、扫描器、电压表和温区框补偿都正常运行。实际上，这一简单的过程可测试除热电偶线本身以外的所有内容。

热电偶电阻-热电偶电路电阻的急剧变化可作为警告指示器。如果绘制每组热电偶线的电阻与时间曲线，我们可以立即发现急剧电阻变化，这可能表示电线开路、由于安装故障电线短路、由于振动疲劳发生变化或许多故障机制之一。

例如，假设我们有如图31中所示的热电偶测量。我们想要测量已经点燃的地下煤层的温度曲线。电线

经过高温区域，然后进入冷却器区域。我们测量的温度

突然从300?C上升到1200?C。是煤层的燃烧区域转移到不同的位置，还是热电偶绝缘层发生故障，因而导致热点的两根电线之间短路？示例如下：

一种新型多点测温系统的设计

一种新型多点测温系统的设计 一种新型多点测温系统的设计 1温度传感器DS18B20介绍 DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。 DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。 2系统硬件结构 系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集温度采集部分采用8051单片机作为中

最新5温度测量仪表汇总

5温度测量仪表

第五章 温度测量仪表 第一节 概述 在化工生产中温度是个最常见和非常重要的物理参数。由于物体的很多物理及化学性质都与温度有关，很多生产过程都必须在适当的温度下才能进行，因此，对温度进行精确的测量和控制十分重要。 一、 概念 1、 什么是温度？ 温度是反映物体冷热程度的一个状态参数，也可以说是对物体冷 热程度的一种度量。 2、 温标：是温度的数值表示方法，是温度的标尺。常用温标有摄氏温 标（℃）、华氏度（℉）和凯氏温标（K ）三种，且℃＝5/9 (℉- 32)；℉=9/5 ℃+32；℃=K-273.15。 二、测温仪表的分类 测温仪表根据其在使用时感温元件是否与被测介质直接接触，可分为接触式和非接触式两大类： 第二节 热电阻 热电阻温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质，再用显示仪表把电阻值的变化显示出来。 测温仪 接触非接触式 膨胀压力表热电阻热电偶Pt10、B 、S 、K 、液体膨胀固体膨胀水银温度计 双金属温度光学高温辐射高温比色高温

工业使用热电阻可检测-200~+500℃范围的温度，其使用特点是：测量精度高，尤其适用于低温测量；常用热电阻有铂、铜热电阻。 一、热电阻的材料 用作热电阻的材料必须具有以下性质： ①具有较大的电阻温度系数；②电阻率要大；③电阻与温度近于线性关系；④热容量 小；⑤物理化学性质稳定；⑥易加工、复制性强，价格便宜。 二、铂热电阻。 1、铂的纯度：是用电阻比R100/R0来表示；R100是铂在标准大气压下， 水的沸点时阻值；R0是铂在水三相点的电阻值。 2、连接方式：采用三线制连接，目的是在与电桥构成测温仪表时，可 从减小一、二次仪表间连接导线因环境温度变化而引起的测量误 差。 三、热电阻的测温原理。 热电阻阻值随温度的变化关系式：R t=R0〔1+∝0(t-t0)〕； R0—温度为t0时的电阻值；∝0—温度为t0时的电阻温度系数。 热电阻测量的温度的变化，通过测量电路(平衡电桥)转换成相应的电压信号，经放大器放大后，指示或记录被测介质的温度。 第三节热电偶 热电偶温度计使用范围广，可以完成-100~1600℃范围内的温度测量，且便于远距离传送与集中检测。 一、测温原理： E AB(T,T0)=E AB(T,0)－E AB(T0,0)

基于单片机的多功能温度检测系统的设计翻译

基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89S52 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线,看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软

基于DS18B20的多点温度测量系统设计

一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于： （1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。

5温度测量仪表

第五章 温度测量仪表 第一节 概述 在化工生产中温度是个最常见和非常重要的物理参数。由于物体的很多物理及化学性质都与温度有关，很多生产过程都必须在适当的温度下才能进行，因此，对温度进行精确的测量和控制十分重要。 一、概念 1、 什么是温度？ 温度是反映物体冷热程度的一个状态参数，也可以说是对物体冷热程度的一种度量。 2、 温标：是温度的数值表示方法，是温度的标尺。常用温标有摄氏温标（℃）、 华氏度（℉）和凯氏温标（K ）三种，且℃＝5/9 (℉-32)；℉=9/5 ℃+32；℃=K-273.15。 二、测温仪表的分类 测温仪表根据其在使用时感温元件是否与被测介质直接接触，可分为接触式和非接触式两大类： 第二节 热电阻 热电阻温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质，再用显示仪表把电阻值的变化显示出来。 工业使用热电阻可检测-200~+500℃范围的温度，其使用特点是：测量精度高，尤其适用于低温测量；常用热电阻有铂、铜热电阻。 一、热电阻的材料 用作热电阻的材料必须具有以下性质： ①具有较大的电阻温度系数；②电阻率要大；③电阻与温度近于线性关系；④热容量小；⑤物理化学性质稳定；⑥易加工、复制性强，价格便宜。 二、铂热电阻。 1、 铂的纯度：是用电阻比R 100/R 0来表示；R 100是铂在标准大气压下，水的沸点 时阻值；R 0是铂在水三相点的电阻值。 2、 连接方式：采用三线制连接，目的是在与电桥构成测温仪表时，可从减小一、 二次仪表间连接导线因环境温度变化而引起的测量误差。 三、热电阻的测温原理。 热电阻阻值随温度的变化关系式：R t =R 0〔1+∝0(t-t 0)〕； R 0—温度为t 0时的电阻值；∝0—温度为t 0时的电阻温度系数。 测温仪表 接触式 非接触式 膨胀式 压力表式 热电阻式： 热电偶式： Pt10、Pt100 B 、S 、K 、E 、T 液体膨胀式： 固体膨胀式： 水银温度计 双金属温度计 光学高温计 辐射高温计 比色高温计

温度测量仪表检修规程

温度测量仪表检修规程 1.围 本规程给出了温度测量系统一次、二次测量设备及氧化锆测量系统的检修工艺、检修方法，使用于华润热电生产现场的温度测量元件、仪表和回路的现场维护、检修。 2. 热电偶的检修 2.1 检修项目 2.1.l 清扫接线端子盒，及套管外部灰尘、锈垢。 2.1.2 检查绝缘、电极和接线情况。 2.1.3 热偶工作端清理、检查、焊接。 2.1.4 热电偶的校验。 2.1.5 保护套管检查。 2.2 技术要求和质量标准 2.2.1 热偶套管、端子盒部和外部不得有灰垢，接线端子螺丝密封圈齐全完好、紧固。 2.2.2 在环境温度为(5～35)℃，相对湿度不大于85％时，非接壳式热电偶的热偶丝对套管的绝缘电阻不小于5M--(250V摇表)。 2.2.3 新制作的热电偶电极直径均匀、平直、无裂纹、瓷套管孔光滑。工作端绞接成麻花状，其长度为电极直径的4～5倍，焊接牢固，表面光滑，无气孔、无夹灰，呈球状。 2.2.4 使用中的热偶工作端应无裂纹、脱层、腐蚀、磨损现象。套管无磨损。 2.2.5 热偶元件的正、负极应有明显标志，并有元件安装位置标牌。 2.2.6 热偶示值检定点一般按表1规定，也可按需要确定检定点，其检定周期随主设备大修进行， 2.2.7 每两次设备大修检查一次保护套管，并进行金相分析。 2.2.8 常用的热电偶的检定误差，应符合表2规定。

2.3 热电偶的焊接和处理方法 2.3.1 参考表3规定鉴别热电偶的损坏程度。 表3 热电偶的损坏程度 2.3.2 普通金属热电偶有轻度损坏时，如果长度允许，可将工作端与自由端对调重新焊接。中度以上损坏应更新：贵金属热电偶有轻度和中度损坏时，应进行清洗退火处理，损坏较严重时应报废。处理过的热电偶必须经过校验，合格后才能使用。 2.3.3 清洗和退火的方法是，首先去掉热电偶上的绝缘瓷管，用(30—50)％的硝酸水溶液，将热电偶洗涤1小时，再用蒸溜水冲洗。然后将热电偶的两根电极分开约30悬空接入电路，调整凋压器使加热电流为10．5 A—11．5A(热电偶直径为0．5mm)。用光学高温计测量热电偶温度，当温度达到1100℃～1150℃时，即用化学纯硼砂块接触热电偶的两个上端。使硼砂溶化成滴、顺热电偶下流，进行多次清洗直至电极表面发白并呈现出金属光泽为止。然后将热电偶放入蒸溜水中煮沸数次，使电极上的硼砂彻底洗净为止。最后将热电偶接入电路，通以10．5～A 11．5A电流，进行1小时退火。 2.3.4 热电偶的焊接。 2.3.4.1 用交流或直流220V或llOV的电流通过石墨电极产生弧光进行焊接。焊接前，先把应焊的一端对齐，并撒上硼砂作保护，置于电弧光中熔化，时间约(4—5)秒。待焊接点成球状后迅速取出，然后用热水洗净电极上的残渣。用此法焊接铂铑一铂时，为避免热电偶中渗进碳，不允许热电偶和石墨电极直接接触。只能在弧光中焊接(以直流电弧焊接较适宜)。 2.3.4.2 气焊。气焊就是一般的乙炔焰等火焰焊接，各种热电偶均可采用。焊时把焊接的热电偶顶端并齐或绞成麻花状，撒上硼砂后用乙炔焰焊接。焊接时必须用焰心加热，这样焊接才能焊的光滑。焊成的热电偶应放在热水中洗干净。 2.3.4.3盐水焊接。这种焊接方法适用于贵金属热电偶的焊接，焊接装置示意如图1所示。焊接前将热电偶的一端并齐或绞成麻花状(长度一般15mm)，用带绝缘把手的夹持器夹住热电偶电极，接通电源后，

一种多点测温系统的设计

一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在- 10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号，存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节，前2 字节为测得的温度信息，第 1 个字节为温度的低8 位，第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中，前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝；第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新；第6、7、8 个字节用于内部计算；第9 个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器，在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器，对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行

常用温度测量仪表分类

温度测量仪表的分类 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 按工作原理分为膨胀式、电阻式、热电式，辐射式。 玻璃管温度计是根据液体热膨胀原理测温，双金属温度计是根据固体热膨胀原理测温，热电阻根据热阻效应原理测温，热电偶根据热电效应原理测温，辐射高温计根据热辐射原理测温。 一、热电偶 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、热惯性小。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。 ④输出信号为电信号，便于远传。 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 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。 工业用热电偶的测温范围见下表： 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℃，B偶不用补偿导线，用普通的屏蔽线。

智能连续人体测温仪的制作流程

本技术涉及一种智能连续人体测温仪，该测温仪可固定在人体衣服上(腋下或衣领周围)或佩

戴手腕，通过人体体表发出的红外线光谱来测量人体的准确温度。该技术通过终端对温度数据进行管理，终端可接收并存储监测到的人体温度数据，并分析、处理数据。测温仪和终端显示设备由WIFI连接，测温仪通过控制部分内的无线网络发射设备把监测数据实时地发射到设置有接收模块的终端上，可实现24小时持续监测体温，云传输移动查询，采用主终端从测温仪关系，通过网络云数据获得一个或多个被监测者的当前体温，分析、处理某段时间内的温差，如果温度或温差超过终端设定值，终端设备会自动提醒。 权利要求书 1.一种智能连续人体测温仪，该测温仪可固定在人体部位上或者衣物上，其包括测温计本体、温度感应器、控制器、温度显示器、塑料挂件、终端设备，其特征在于，所述温度感应器、控制器和温度显示器设置在所述测温计本体内部，所述温度感应器为红外探头，所述红外探头用于测量人体所发出的红外线光谱；所述测温计本体内部还设置有WiFi无线网络发射模块，所述终端设备内部设置有WiFi无线网络接收模块，所述测温计本体内部的WiFi无线网络发射模块把所述红外探头测试的人体温度数据统一实时的发射至设置有WiFi无线网络接收模块的终端设备上，通过网络云数据获得被监测者当前的体温，所述终端设备能够实现24小时持续监测一个或多个被监测对象体温，并存储温度数据，分析处理某时刻的温度或者某段时间内的温差，如温度或温差超过设定值，所述终端设备自动提醒；所述测温计本体包括上本体和下本体，所述上本体的中心设置有一个红外线孔，该红外线孔的四周还阵列设置有三个与中心的红外线孔相同的红外线孔，所述下本体的下面设置有所述塑料挂件，所述下本体的下面还设置有温度显示器和密集排列设置的多个信号孔，所述上本体和所述下本体之间设置有所述控制器、所述红外探头、WiFi无线网络发射模块、显示模块和电池，所述上本体和所述下本体的边缘处设置有开关，所述上本体的上面还设置有可接触皮肤的软质材料，且所述软质材料上设置有与所述上本体上的红外线孔一一对应的孔；所述人体部位包括腋下或手腕；所述终端设备可实现24小时接收并云储存温度数据，使用者可设定报警温度或某段时间内的温差，自动报警；所述测温计本体的外形形状为圆形形状。 2.根据权利要求1所述的一种智能连续人体测温仪，其特征在于：终端设备中还设置有存储

简单多点温度测量系统课程设计

课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期） 题目：基于DS18B20的多点温度测量系统 院系： 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 2011年5 月22 日

目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………

基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下： （1）．测量点为两点。 （2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。 （5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图：

温度测量仪表标准作业指导书

温度测量仪表标准作业指导书 一、目的 细化和量化温度测量仪表设备的安装、故障排除和校验维护，使温度测量设备正确稳定运行。 二、范围 热电偶、热电阻、双金属温度计等温度测量仪表的安装，维护和故障排除作业 三、作业流程图 四、标准作业指导 第一部分:温度测量仪表安装----以热电偶安装为例 1、作业准备 、作业材料 、热电偶测温原理及结构 1)热电偶测温原理 热电偶测温原理是基于赛贝尔效应，即两种不同成分的导体两端相连构成回路，若两连接端温度不同，则在回路内产生热电流，形成热电势。这个回路产生 的热电势由接触电势和温差电势组成。由于导体材料一定，热电偶产生的热电势 实际上是热电偶两端温度的函数，而且只与温度有关。 2)热电偶的结构 常用的热电偶是由热电极（热偶丝）、绝缘材料（绝缘管）和保护套管等部分构成的。 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶有国家标准的热电势与温度、容许的误差、标准分度表等。我国从1988年1月1日起，热 电偶全部按IEC国标生产，并指定S、R、B、K、E、J、T7种标准化热电偶为我国 统一设计型热电偶。非标准型热电偶则一般用于特殊场合，国家并没有统一制定 严格的标准。

、热电偶的选型 具体选型流程为：型号的选择—分度号的选择—防爆等级的选—精度等级的选择—安装固定形式的选择—保护管材质的选择—长度或插入深度的选择。 在选择热电偶的时候，要根据所要求的使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合因素进行参考。 1）选择测量精度和温度测量范围。 使用温度在1300℃~1800℃，要求精度比较高时，一般选用B型热电偶； 要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电 偶；使用温度在1000℃~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电 偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型 热电偶；250℃以下及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而 且精度高。 2）使用环境气氛的选择。 S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使 用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。 3）选择耐久性及热响应性。 线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间快又要 求有一定的耐久性，选择铠装热电偶比较合适。 4）测量对象的性质和状态对热电偶的选择。 运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。 2、热电偶的安装 、介质温度的测量 测量介质温度的热电偶通常采用插入式安装方法，配保护套管和固定装置，保护套管直接与被测介质接触。 、基本安装形式 根据固定装置结构的不同，一般采用以下几种安装形式： 1)固定装置为固定螺纹的热电偶，可将其固定在有内螺纹的插座内，它们之间的垫 片作密封用。 2)固定装置采用活动紧固装置，如无固定装置的热电偶（需另外加工一套活动紧固 装置），其安装形式如图2所示。热电偶安装前缠绕石棉绳，由紧固座和紧固螺

基于单片机的多点温度监测系统设计

基于单片机的多点温度监测系统设计 摘要：DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232全双工异步窜行通信装置与USB功能接口便利连接的解决方案。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了A TMEL公司的AT89S52单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机；转换器 Based on SCM more temperature monitoring system design Abstract：DS18B20 is a network of high precision digital temperature sensor, since it has the unique advantages single bus, users can easily set up sensor network, and can make more temperature measurement circuit become simple and reliable. PL2303 Prolific company is the production of a highly integrated RS232-USB interface converter, can provide a RS232 full-duplex asynchronous channeling line of communication equipment and the USB interface convenient connection function of the solution. The system consists of PC and a machine under two main components. A machine to implement the temperature detection and provide standard RS232 communication interface, ATMEL company used chip AT89S52 SCM and DALLAS company DS18B20 digital temperature sensor. PC parts used the general PC. This system can be used in storage temperature measurement, building the air conditioning control and production process monitoring, etc。 Key words：temperature measurement; Single bus; Digital temperature sensors; Single chip microcomputer; converter

中间包钢水的连续测温技术

中间包钢水的连续测温技术 徐红茅洪祥张旺洲周汉香 摘要介绍中间包连续测温系统的结构,详述该系统与传统的定点测温系统相比在安全性、操作控制及提高铸坯质量和产量等方面所具有的优越性,指出该系统具有广阔的应用前景。 关键词中间包连续测温 Technique of Continuous Measurement of Liquid Steel Temperature in Tundish Xu Hong Mao Hongxiang Zhang Wangzhou (Wuhan University of Science & Technology) Zhou Hanxiang (Wuhan Iron & Steel Corp.) Abstract This paper mainly introduces the construction of continuous measurement system of liquid steel temperature in tundish,and shows the advantages of this system in safety ,operation control and improvement of slab quality ,which demonstrates that the system possesses a very extensive prospect. Keywords tundish continuous measurement of temperature of liquid steel 1 前言 过去采用光学高温计测量钢包中钢水的温度,后来改进用双铂铑热电偶温度计。热电偶在每次插入钢液前都要更换石英保护套管。60年代前后一次性使用的快速微型热电偶探头逐渐完善并成为测量中间包钢水温度的标准技术。但是该测量方法需要人工每5～10min就得往中间包内插入一支热电偶,因此采用该方法存在如下不足:［1～3］ (1)劳动强度大,工作环境恶劣,操作人员容易因钢水飞溅而受伤。 (2)快速偶头的制作质量和插入深浅不同会使测量结果波动较大,影响测温的准确性和稳定性。 (3)每次只能测定2～3g时间内的温度,无法给出温度连续变化的数据。为求接近地测量温度连续变化的过程只能频繁地利用快速热电偶进行多次测量,这样不但测温费用高,劳动强度大,即便是多次测量也不能真正达到“连续变化”。 由于中间包钢水的温度对稳定连铸操作、提高铸坯质量、减少拉漏事故等都有直接影响,尤其是近年来快速发展的中间包等离子加热技术更需要对钢水进行连续测温监控。因此开发费用低、使用方便的中间包钢水连续测温技术更有利于提高连铸技术水平。

基于单片机的多点温度测量系统毕业设计论文

理工科类大学毕业设计论文 南开大学 本科生毕业设计 中文题目：基于单片机的多点温度测量系统设计 英文题目：Design of based on the microprocessor multipoint temperature measurement system 学号：**** 姓名：**** 年级：**** 专业：电子信息科学与技术 系别：电子科学系 指导教师：**** 完成日期：****

摘要 通过运用DS18B20数字温度传感器的测温原理和特性，利用它独特的单线总线接口方式，与AT89C51单片机相结合实现多点测温。并给出了测温系统中对DS18B20操作的C51编程实例。实现了系统接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定等特点。 本文介绍基于AT89C51单片机、C语言和DS18B20传感器的多点温度测量系统设计及其在Proteus平台下的仿真。利用51单片机的并行口，同步快速读取8支DS18B20温度，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，并给出了具体的编程实例和仿真结果。 关键词：单片机；DS18B20数字温度传感器；Proteus仿真；C51编程

Abstract With using the measuring principle and characteristics of the numerical temperature sensor of DS18B20,making use of special characteristics of single line as the total line, and combine together with AT89C51 to realize several points temperature measuring. Also this paper gives the example of the C51 program which is used to operate to the DS18B20. Make system have characteristics of simple, high accuracy, strong anti- interference ability, stable work etc. This design introduced AT89C51 monolithic integrated circuit temperature control system design from the hardware and the software two aspects. A multipoint temperature measurement system based on DS18B20 and AT89C51 microcontroller is designed and simulated by Proteus in this paper, including software and hardware design of this system. The system has such advantages as novel circuit design, quick measurement speed, high measurement accuracy, and good practicality. Key words: SCM；DS18B20；Proteus simulation；C51 program

多点温度检测系统设计

多点温度检测系统设计

摘要 环境温度对工业、农业、商业和人们的日常生活都有很大的影响，而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。 本设计所介绍的数字温度计使用单片机AT89s52单片机，测温传感器使用DS18B20，用4位共阴极LED数码管以动态方式实现温度显示,分时轮流通电，从而大大简化了硬件线路，同时，采用串口通信方式可大大简化硬件电路和软件程序的设计，节省了I/O口。DS18B20数字温度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统，具有线路简单、体积小等特点，而且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此可以构成多点温度测控系统。 关键词：单片机；多点检测；串口通信

Abstract Environmental temperature to industry, agriculture, commerce, and people's daily life has a lot of influence, and the measurement of the temperature will become an indispensable people production and life of the work. Along with the development of the single chip microcomputer technology, microcomputer in the daily electronic products is more and more extensive application, the temperature sensor DS18B20 have good linear, stable performance, high sensitivity, anti-interference ability strong, easy to use, widely used in the refrigerator, air conditioner, granaries, etc in daily life temperature measurement and control. The design of the digital thermometer introduced use single chip computer 89 s52 microcontroller, temperature sensor DS18B20 use, with a total of 4 cathode tube LED digital display to realize dynamic way temperature, in turn time-sharing electricity, which greatly simplified the hardware circuit, and at the same time, the serial interface communication mode can greatly simplified the hardware circuit and software program design, save the I/O port. Digital temperature sensor DS18B20 is the single bus devices and 51 SCM composition, temperature measurement system, with simple line, little volume features, but at a communications line, can be articulated multiple DS18B20, so can form multi-point temperature measurement and control system. Key Words:Single Chip Microcomputer; Multi-point detection; Serial commun- -ication

bctv黑体空腔钢水连续测温维护使用说明书

一公司简介 东北大学自动化仪器仪表中心与沈阳泰合冶金测控技术有限公司(前身为沈阳市泰合仪表有限公司)长期密切合作，优势互补，主要从事钢铁生产过程参数的检测技术研究和测温仪器仪表的开发、研制和生产。 中心和公司拥有一支以博士生导师、教授、博士、硕士和高级工程师为主体的高素质、高技术、结构合理的员工队伍。是集科、工、贸于一体的高新技术产业实体。在科研方面，自78年起，主要从事红外辐射测温理论和技术的研究，尤其是在黑体辐射源和黑体空腔理论研究方面居世界前沿。近年来又解决了不等温黑体空腔的理论问题。在产品方面，公司致力于将理论创新成果转化为技术产品，并不断地把新技术、新材料溶于产品之中，使产品具有优良的质量及可靠的性能。 中心和公司的主要产品有BCT 黑体空腔辐射测温仪系列产品。这些产品主要应用在连铸中间包钢水连续测温和均热炉、加热炉、热风炉、焦化厂克劳斯炉等领域，尤其是BCT-Ⅴ型黑体空腔钢水连续测温系统，填补了国内空白，跨入了国际先进行列，多次获得行业及部委的各种奖项，成为国内唯一一家供应连铸中间包钢水连续测温系统的企业，经过在包钢、宝钢、首钢、太钢、南钢、石钢、唐钢、湘钢、萍钢、八一、昆钢等28家钢铁企业多年的生产应用，证明了产品的可靠性和运行的稳定性，是替代快速热电偶间断测温的新技术产品。 中心和公司的研究领域还包括连铸拉速和二冷区配水优化控制系统的研究，二冷区铸坯表面温度测量和转炉连续测温与定碳的研究开发。 中心和公司注重创新、注重质量、注重信誉、注重与企业的合作。 二产品介绍 （一）产品原理 钢水连续测温系统是“BCT型黑体空腔辐射测温仪”系列产品之一。该产品基于国家自然科学基金项目和发明者谢植教授的博士论文《黑体辐射源理论研究》的成果，经二十多年的技术开发而研制成功的新型测温装置。其测温原理是用黑体测温管插入到钢水中感知温度，以专门设计的测温探头接受测温管底部钢水处的温度相对应的红外辐射信号，并将其输送到信号处理器，以单片机为核心的信号处理器根据在线黑体理论确定钢水的实际温度。（二）产品特点 1 实现了中间包钢水温度的连续测量； 2 提高了测量的稳定性和可靠性。由于测量位置固定，避免了人为因素带来 的测量误差和消耗式热电偶的分散性误差； 3 系统操作简单、方便； 4 使用连续测温系统成本与目前间断式热电偶的实际消耗成本相近。（三）应用意义 1采用该产品可实现中间包钢水温度的连续和准确测量，为连铸过程实现闭

红外测温系统设计-毕业设计说明

摘要： 在当今的生活中，传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点，虽然它价格低、性能稳定，但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点，给我们带来了众多麻烦和不便。红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身，很快便被越来越多的人们所认知和接受。 本文根据红外线测温的原理，以STC89C52单片机作为核心控制部件，控制系统运行，结合TN901红外测温模块，搭配液晶显示器实现测温。本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式，给出硬件、软件方面的设计流程。此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成：由TN901进行红外辐射采集，传入单片机，经由单片机处理转换为电信号，并在液晶模块中显示出来。 关键词：红外线测温 STC89C52 TN901

Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901