9、温度传感器的温度特性测量和研究
实验九温度传感器的温度特性测量和研究
【目的要求】
1、学习用恒电流法和直流电桥法测量热电阻；
2、测量铂电阻和热敏电阻温度传感器的温度特性；
3、测量电压型、电流型和PN结温度传感器的温度特性；
【实验仪器】
FD-TTT-A温度传感器温度特性实验仪一台
十进制电阻箱一个
FD-TTT-A温度传感器温度特性实验仪面板图
【实验原理】
“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见表1。本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理．
表1常用的温度传感器的类型和特点
一、直流电桥法测量热电阻
直流平衡电桥（惠斯通电桥）的电路如图1所示，
图1
把四个电阻R 1,R 2,R 3,R t 连成一个四边形回路ABCD,每条边称作电桥的一个“桥臂”在四边形的一组对角接点A 、C 之间连入直流电源E ，在另一组对角接点B 、D 之间连入平衡指示仪表，B 、D 两点的对角线形成一条“桥路”，它的作用是将桥路两个端点电位进行比较，当B 、D 两点电位相等时，桥路中无电流通过，指示器示值为零，电桥达到平衡。指示器指零，有U AB =U AD ,U BC =U DC ,电桥平衡，电流Ig=0,流过电阻R 1、R 3的电流相等，即I 1=I 3,同理I 2=IR t ,因此
311322
t t R R R
R R R R R =?= 若12R R =，则有：3t R R =
（1）
二、恒电流法测量热电阻
恒电流法测量热电阻，电路如图2所示，
图2
电源采用恒流源，R 1为已知数值的固定电阻，R t 为热电阻。U R1为R1上的电压，U Rt
为R t 上的电压，U R1用于监测电路的电流，当电路电流恒定时则只要测出热电阻两端电压U Rt ，即可知道被测热电阻的阻值。当电路电流为I o ,温度为t 时，热电阻R t 为
1
1R Rt
O Rt t U U R I U R ==
（2）
三、Pt100铂电阻温度传感器
Pt100铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。铂的物理、化学性能极稳定，抗氧化能力强，复制性好，易工业化生产，电阻率较高。因此铂电阻大多用于工业检测中的精密测温和温度标准。缺点是高质量的铂电阻（高级别）价格十分昂贵，温度系数偏小，受磁场影响较大。按IEC 标准，铂电阻的测温范围为-200——650℃。百度电阻比W （100）=1.3850时R o 为100Ω或10Ω时。称为Pt100铂电阻或Pt10铂电阻。其允许的不确定度A 级为：±（0.15℃+0.002|t|）。B 级为：±（0.3℃+0.005|t|）。铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度t 在-200～0℃之间时，其关系式为：
23
01(100)t R R At Bt C t C t ??=+++-??? （3）
当温度在0～650℃之间时关系式为：
20(1)t R R At Bt =++ （4）
（3）、（4）式中R t 、R 0分别为铂电阻在温度t 、0℃时的电阻值，A,B,C 为温度系数，对于常用的工业铂电阻：
3721233.9080210/, 5.8019510/, 4.2735010/A C B C C C ---=??=-??=-??
在0～100℃范围内R t 的表达式可近似线性为：
01(1)t R R A t =+ （5）
（5）式中A 1温度系数，近似为3.85×10ˉ3/℃，Pt100铂电阻的阻值， 其0℃时 Rt =100Ω;而100℃时R t =138.5Ω。
四、热敏电阻(NTC1K)温度传感器
热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻阻值随温度升高而减小或增大，分为NTC 型(负温度系数)、PTC 型(正温度系数)和CTC （临界温度）。热敏电阻电阻率大，温度系数大，但其非线性大，置换性差，稳定性差，通常只适用于一般要
求不高的温度测量。以上三种热敏电阻特性曲线见图3。
温度/℃
图3
在一定的温度范围内（小于450℃）热敏电阻的电阻R t 与温度T 之间有如下关系：
)11(
00
T T B T e
R R -= （6）
（6）式中R t 、R 0是温度为T(K),T 0(K)时的电阻值( K 为热力学温度单位开)；B 是热敏电阻材料常数，一般情况下B 为2000～6000K 。
对一定的热敏电阻而言，B 为常数，对上式两边取对数，则有：
00
ln )1
1(
ln R T T B R T +-= （7） 由（7）式可见，lnR T 与1/T 成线性关系，作lnR T —(1/T)曲线，用直线拟合，由斜率可求出常数B 。
五、电压型集成温度传感器（LM35）
LM35温度传感器，标准T 0-92工业封装，其准确度一般为±0.5℃。（有几种级别）由于其输出为电压，且线性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字测温系统。内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性，且无须校准。输出电压的温度系数K V =10.0mV/℃，利用下式可计算出被测温度t （℃）:
U O =K V *t=(10mV/℃)*t
即：
t(℃)= U O /10mV （8）
LM35温度传感器的电路符号见图4，V o 为输出端
图4
实验测量时只要直接测量其输出端电压U o ，即可知待测量的温度。
六、电流型集成温度传感器（AD590）
AD590是一种电流型集成电路温度传感器。其输出电流大小与温度成正比。它的线性度极好，AD590温度传感器的温度适用范围为-55——150℃，灵敏度为1μA/K 。它具有高准确度、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。AD590是一个二端器件，电路符号如图5所示：
图5
AD590等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗>10MΩ，能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差。
AD590的工作电压为+4——+30V ，测温范围是-55——150℃。对应于热力学温度T ，每变化1K ，输出电流变化1μA 。其输出电流I 0(μA)与热力学温度T （K ）严格成正比。其电流灵敏度表达式为：
ln8eR
3k T I （9） 式（9）中k 、e 分别为波尔兹曼常数和电子电量，R 是内部集成化电阻。将k/e=0.0862mV/K,R=538Ω代入（9）中得到：
I
=1.000uA/K T
（10） 在T=0（K ）时其输出为273.15μA(AD590有几种级别，一般准确度差异在±3～5μA)。因此，AD590的输出电流I o 的微安数就代表着被测温度的热力学温度值（K ）。
AD590的电流-温度（I-T ）特性曲线如图6所示：
图6
其输出电流表达式为：
I=AT+B (11) 式（11）中A为灵敏度，B为0K时输出电流
如需显示摄氏温标（℃）则要加温标转换电路，其关系式为：
t=T+273.15 (12) AD590温度传感器其准确度在整个测温范围内≤±0.5℃，线性极好。利用AD590的上述特性，在最简单的应用中，用一个电源，一个电阻，一个数字式电压表即可用于温度的测量。由于AD590以热力学温度K定标，在摄氏温标应用中，应该进行℃的转换。实验测量电路如图7所示。
图7
七、PN结温度传感器
PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，PN结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。通常将硅三极管b、c极短路，用b、e极之间的PN结作为温度传感器测量温度。硅三极管基极和发
射极间正向导通电压V be 一般约为600mV （25℃），且与温度成反比。线性良好，温度系数约为-2.3mV/℃,测温精度较高，测温范围可达-50——150℃。缺点是一致性差，互换性差。
通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（13）式
/1qU kT
S I I e ??=-?? （13）
在常温条件下，且1/??KT
qU e
时，（13）式可近似为
kT qU S e I I /= （14）
（13）、（14）式中:
19231.60210; 1.38110/q C k J K --=?=?为电子电量，为玻尔兹曼常数
T 为热力学温度；I s 为反向饱和电流；
正向电流保持恒定条件下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系
U=Kt+U go （15）
（15）式中U go 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。 实验测量如图8。
图8
【实验内容】
一、用直流电桥法测量Pt100测量铂电阻的温度特性
插上桥路电源（+2V ），将控温传感器Pt100铂电阻(A 级)，插入干井炉中心井，另一只待测试的Pt100铂电阻插入另一井，从室温起开始测试，然后开启加热器，每隔5℃控温系统设置一次，控温稳定2min 后，调整电阻箱R3使输出电压为零，电桥平衡，则按式（1）测量、计算待测Pt100铂电阻的阻值（R 1,R 2用金属膜精密电阻,R 3用精密电阻箱）。
将测量数据用最小二乘法直线拟合，求出结果。
温度系数A = ，相关系数r=
二、用恒电流法测量NTC热敏电阻的温度特性
插上恒流源，监测R1上电流是否为1mA(即U1=1.00V,R1=1.00K)。将控温传感器Pt100铂电阻(A级)，插入干井炉的中心井，另一只待测试的NTC1K热敏电阻温度传感器插入另一井，，从室温起开始测试，然后开启加热器，每隔5℃控温系统设置一次，控温稳定2min 后按式（1）测试、计算NTC1K热敏电阻的阻值。
将测量数据用最小二乘法进行曲线指数回归拟合，求出结果。
温度系数B= 相关系数r=
三、电压型集成温度传感器（LM35）温度特性的测试
插接好电路，将控温传感器PT100铂电阻(A级)插入中心孔，开始从环境温度起测量，然后开启加热器，每隔10℃控温系统设置一次，控温后，恒定2min测试传感器LM35的输出电压。
得到数据用最小二乘法进行拟合得:A= r=
四、电流型集成温度传感器（AD590）温度特性的测试（选作）
（1）按面板指示要求插好连接线，并将温度设置为25℃（25℃位置进行P.I.D自适应调整，保证达25℃±0.1℃的控温精度）。将控温传感器Pt100铂电阻插入干井炉中心井，温度传感器AD590插入另一干井炉孔中，升温至25℃。温度恒定后测试1KΩ电阻（金属膜精密电阻）上的电压是否为298.15mV。（上述实验，环境温度必须低于25℃，AD590输出电流定标温度为25℃，输出电流为298.15μA。0℃时则为273.15μA）
（2）将干井炉温度设置从最低室温起测量，每隔10℃控温系统设置一次，每次待温度稳定2min后，测试1KΩ电阻上电压。
I为从1.000KΩ电阻上测得电压换算所得（I=U/R，用最小二乘法进行直线拟合得：A＝uA/K r=
五、PN结温度传感器温度特性的测试（选作）
将控温传感器Pt100铂电阻(A级)，插入干井炉中心井，PN结温度传感器插入干井炉一个井内。按要求插好连线。从室温开始测量，然后开启加热器，每隔10℃控温系统设置温度并进行PN结正向导通电压U be的测量，得到结果如下表
用最小二乘法直线拟合，求出结果。A=r=
【注意事项】
（1）温控仪温度稳定的达到设定的稳定需要的时间较长，一般需要15-20分钟左右，请同学们耐心等待。
（2）鉴于第一点，为节省时间，请同学们合理安排实验步骤。建议同时进行多种传感器的实验，只要把数字电压表分别测量待测传感器输出即可。
【参考资料】
[1] 黄贤武，郑筱霞编著．传感器原理与应用．成都：电子科技大学出版社，1999
[2] 何希才编著．传感器及其应用．北京：国防工业出版社，2001
[3] 游伯坤，阚家钜，江兆章编著．温度测量与仪表—热电偶和热电阻．北京：科学技术文献出版社，1990
TCF-708智能控温仪简便操作法
1、设定加热温度
（1）在正常工作状态下，按SET键0.5秒进入主控设定状态（SO）；
（2）按上、下三角键增加、减少设定温度至所需设定温度；
（3）按SET键0.5秒退出主控设定状态。
2、PID自适应整定
（1）在正常工作状态下，按SET键3秒进入参数设定区（LOK）；
（2）继续按SET键（每次0.5秒）至自适应整定（AT）；
（3）按上、下三角键至01；
（4）按SET键3秒退出设定状态。
3、UU控温精度微调
（1）在正常工作状态下，按SET键3秒进入参数设定区（LOK）
（2）继续按SET键（每次0.5秒）至控温精度微调（UU）；
（3）按上、下三角键至所需参数（5%-40%），按实际控温精度情况选择；
（详细操作请参考原仪器说明书）
温度传感器特性论文
摘要 本课题通过实验对不同类型的半导体PN结器件进行正向压降与温度特性的测量，获取实验数据，通过整理、分析、比较、综合实验数据，从中比较各器件灵敏度，线性度的优劣，为温度传感器选择提供依据。主要分析了不同型号的二极管的温度特性，不同型号的四种温度传感器的探究，各种型号的不同参数在一定的条件下随温度的变化关系，主要测量的传感器有：铂电阻；半导体热敏电阻；PN结； AD590等。 关键词 铂电阻；半导体热敏电阻；PN结；（AD590）；温度传感器
绪言 传统的温度计在测量的过程中，往往有一定的限制性，不容易测量，而且很容易产生误差，测量结果往往不准确。在有些医疗和工业复杂的环境中，传统的温度计无法完成测量任务。而温度传感器的出现，对温度的测量带来了一定的便利性和可操作性。 温度传感器是检测温度的器件，被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，其种类多，发展快。温度传感器一般分为接触式和非接触式两大类。 接触式温度传感器有热电偶、热敏电阻以及铂电阻等，利用其产生的热电动势或电阻随温度变化的特性来测量物体的温度，被广泛用于家用电器、汽车、船舶、控制设备、工业测量、通信设备等．另外，还有一些新开发研制的传感器，例如，有利用半导体PN 结电流/电压特性随温度变化的半导体集成传感器；有利用光纤传播特性随温度变化或半导体透光随温度变化的光纤传感器；有利用弹性表面波及振子的振荡频率随温度变化的传感器；有利用核四重共振的振荡频率随温度变化的NQR传感器；有利用在居里温度附近磁性急剧变化的磁性温度传感器以及利用液晶或涂料颜色随温度变化的传感器等。 非接触方式是通过检测光传感器中红外线来测量物体的温度，有利用半导体吸收光而使电子迁移的量子型与吸收光而引起温度变化的热型传感器．非接触传感器广泛用于接触温度传感器、辐射温度计、报警装置、来客告知器、火灾报警器、自动门、气体分析仪、分光光度计、资源探测等。 本实验将通过测量几种常用的接触式温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。
DS18B20温度传感器实验
DS18B20温度传感器实验Proteus仿真原理图： DS18B20内部结构：
/************************* 源程序 ****************************/ #include
大学物理实验-温度传感器实验报告
关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ 智能化仪器及原理应用课程设计 设计题目： DS18B20数字温度计的设计专业班级： 10自动化1 班 姓名： 组员： 指导老师： 日期：2012-11-26 目录 一、摘要 (2) 二、方案论证 (2) 三、电路设计 (2) 1、设备整机结构及硬件电路框图 (2) 2、单片机的选择 (3) 3、温度显示电路 (3) 4、温度传感器 (4) 5、软件设计 (6) 6、系统所运用的功能介绍： (8) 四、系统的调试及性能分析： (8) 附件：DS18B20温度计C程序 (9) 一、摘要 本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表，DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器，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。本设计基于数字温度传感器DS18B20，以AT89C51片机为核心设计此测试系统，具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示，本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法，经过调试和实验验证，实现了预期的全部功能。 二、方案论证 方案一： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 三、电路设计 1、 设备整机结构及硬件电路框图 根据设计要求与设计思路，设计硬件电路框图如下图所示， 4位数码管显示器系统中AT89C51成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度数码显示。 本装置详细组成部分如下： a. 主控模块：AT89C51片机； b. 传感器电路：DS18B20温度传感器； 温度传感器设计论文题目:基于DＳ18B20温度传感器的智能测温仪学院:物理与电子工程学院 专业： 姓名: 学号: 目录 目录-－-－－----－－---------－-------－----－－-------－------－－----－----－－----－-----－--－--1 摘要－--－----－--------－--－－--－-－---－----------－-----－-－------－--------------------－2 一、传感器概诉----－-－－-－－--－－－--－－---－---------－---－-- －-－－-－--－----－--－---－3 1、传感器及温度传感器发展现状－----－－---－－-－-－---－－--－----－---－----3 2、主要元器件介绍--－－--－－------－-－－---－---－-－--－----------－----------－-－3 二、课程设计主要内容--－-－-----－--－---－-----－--－－----－－- －－--－－---－--－－--－６ 1、课程设计名称-－-－-------－--－-－－－------－-----－-－-----－--－－-－-----－-－-－--6 2、设计要求、目的及意义－-－－-－－----------－-------－－-－----------－－-----6 三、设计达到的指标－--－------－－－－-----－-－--－-－-----－－ ----－－－-－------------7 四、传感器设计原理－-------－-－---－-----－－---－-－－－--－-－- －---－－－-－----------７ 1、三个重要组成部分------－--－-－--------－-－－------－－-----－--－----－-----－7 2、DS180２工作原理-－-----－--－-－-－----－-－－--－------－--－－-------－--－-－-－--7 3、DS1８０2内部结构图--－-－---------－－----------－-----－--－----－--－-------８ 4、程序流程图-----－－---------－-----------－------－-－-----－-－－---－-－----－－---9 5、pｒｏｔeｕs仿真原理图－---－－－－-----------－-------------－-－－－－---－----－----9 五、实验过程-－------－-－--－---－－---------－------－---－-－ ---------－--－－－－-------１0 1、前期准备------－-－－－－--－--------－-－--－-－----------－----－---－-－---－------－-１0 2、课程设计过程--------－---－---－--－--－--－-－--－－-------－-----－---－－------－-１0 ３、个人主要工作及遇到问题－---－---－-----－---－－----－--------－--－-----－-11 六、数据分析与结论-－-－--－－--－-－-－－-－－-－---－--－-－ ----－－-－--－---－－---－－-－---11 七、课程设计总结、思考与致谢-－－-－－------－-------－-－--------- －-----－－-１2 八、参考文献---------－------－--－－-----------－-－－-－------－－--- －---－-－－-－－－----１4 九、附录-－--------－----－--－---－－-----------------－-－-－-－-－ 温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量，是工业过程三大参量（流量、压力、温度）之一，也是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题，很久以来，这方面己有多种测温元件和传感器得到普及，但是直到今天，为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求，仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事，如测温元件选择不当、测量方法不宜，均不能得到满意结果。 据有关部门统计，2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币，其中温度传感器占整个传感器市场的14％，主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。 温度传感器的特点 作为一个理想的温度传感器，应该具备以下要求：测量围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的，应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量围和特点是不同的。 几种重要类型的温度传感器的温度测量围和特点，如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。 根据温度传感器的使用方法，通常分为接触测量和非接触测量两类，两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。 通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”，该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”，该电路需考虑线性化和冷端补偿，信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”，半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件，当电源电压变化、外接导线变化时，该电路输出电流基本不受影响，非常适合远距离测温。 温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。 铂薄膜温度传感器膜厚1μm，可置于极小的测量空间，作温度场分布测量，响应时间不超过1ms，偶丝最小直径25μm，热偶体积小于1×10-4mm3，质量小于1μg。 多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值，提高辐射测温的精 黄河科技学院《单片机应用技术》课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计 姓名：时鹏 院（系）：工学院 专业班级： 学号： 指导教师： 黄河科技学院课程设计任务书 工学院机械系机械设计制造及其自动化专业S13 级 1 班 学号1303050025 时鹏指导教师朱煜钰 题目:基于数字温度传感器的数字温度计设计 课程:单片机应用技术课程设计 课程设计时间2014年10月27 日至2014年11 月10 日共2 周 课程设计工作容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸不够可加页） 课程设计任务书及摘要 一、课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计 二、课程设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量围为-55℃~125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED 数码管以串口传送数据，实现温度显示。 三、课程设计摘要 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。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。 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ATMEL公司的AT89C51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。 四、关键字：单片机温度测量DS18B20 数字温度传感器AT89C51 温度传感器 专业 班级 学生姓名 学号 目录 引言 (4) 1综述 (4) 2方案设计 (5) 2 元器件介绍 (5) 2.118B20的性能特点 (5) 2.218B20的工作原理及应用 (5) 2.3 AT89S52的介绍 (6) 3 总体设计 (8) 3.1 原理图 (8) 3.2 实验步骤 (9) 4 总结 (9) 引言 温度是一种最基本的环境参数，日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过 AI D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂，制作成本 较高。近年来，美国DALLAS公司生产的DSI8B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。DSI8B20集温度测量和 A／D转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便地实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。文章将介绍DS18B2的结构特征及控制方法，给出以此传感器和 AT89S52单片机构成的最小温度测量报警系统。 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形.通过At89S52控制1602液晶的输出，将所测得的温度显示出来 一、综述 目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。 温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。 非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大 21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展 二、方案设计 2 元器件介绍 2.1SI8B20性能特点 美国DALLAS半导体公司的DS18B20是世界上第一片支持“单总线”接口的数字式温度传感器，能够直接读取被测物的温度值。它具有TO-92、TSOC、SOIC多种封装形式，可以适应不同的环境需求。其测量范围在-55～+125℃、-10℃～+85℃之内的测量精度可达±0 .5℃,稳定度为1％。通过编程可实现9、10、11、12位的分辨率读出温度数据，以上都 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。在实际使用上通常会和一些仪表配套使用，但也会出现很多故障现象。下面就让艾驰商城小编对温度传感器常见故障的处理方法来一一为大家做介绍吧。 第一，被测介质温度升高或者降低时变送器输出没有变化，这种情况大多是温度传感器密封的问题，可能是由于温度传感器没有密封好或者是在焊接的时候不小心将传感器焊了个小洞，这种情况一般需要更换传感器外壳才能解决。 第二，输出信号不稳定，这种原因是温度源本事的原因，温度源本事就是一个不稳定的温度，如果是仪表显示不稳定，那就是仪表的抗干扰能力不强的原因。 第三，变送器输出误差大，这种情况原因就比较多，可能是选用的温度传感器的电阻丝不对导致量程错误，也有可以能是传感器出厂的时候没有标定好。 温度传感器出现故障的情况很少见，只要出厂的时候进行仔细的检测，这些情况都是可以避免的，所以温度传感器在出厂的时候一地要进行检验，客户也可找传感器厂家索要出厂检测报告进行参考。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/e711933472.html,/ DH-SJ5温度传感器设计性实验装置 使 用 说 明 书 杭州大华科教仪器研究所 杭州大华仪器制造有限公司 一、温度传感器概述 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。 一、测温传感器的分类 1.1电阻式传感器 热电阻式传感器是利用导电物体的电阻率随温度而变化的效应制成的传感器。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。它分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 R t =R t0[1+α (t-t 0)] 式中，R t 为温度t 时的阻值；R t0为温度t 0（通常t 0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 t B t Ae R = 式中R t 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。 常用的热电阻有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。其中铂电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。 金属铂具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下，易受还原性介质的污染，使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系，因此使用时应装在保护套管中。用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃，TCR=(R 100-R 0)/(R 0×100) ，R 0为0℃的阻值，R 100为100℃的阻值，按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R 0=100Ω）、Pt1000（R 0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。铂热电阻的特点是物理化学性能稳定。尤其是耐氧化能力强、测量精度高、应用温度范围广，有很好的重现性，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器。 热敏电阻(Thermally Sensitive Resistor,简称为Thermistor),是对温度敏感的电阻的总称，是一种电阻元件，即电阻值随温度变化的电阻。一般分为两种基本类型：负温度系数热敏电阻NTC （Negative Temperature Coefficient ）和正温度系数热敏电阻PTC （Positive Temperature Coefficient ）。NTC 热敏电阻表现为随温度的上升，其电阻值下降；而PTC 热敏电阻正好相反。 NTC 热敏热电阻大多数是由Mn(锰)、Ni(镍)、Co(钴)、Fe(铁)、Cu(铜)等金属的氧化物经过烧结而成的半导体材料制成。因此，不能在太高的温度场合下使用。不竟然，其使用范围有的也可以达到了-200℃～700℃，但一般的情况下，其通常的使用范围在-100℃～300℃。 NTC 热敏热电阻热响应时间一般跟封装形式、阻值、材料常数（热敏指数）、热时间常数有关。材料常数（热敏指数）B 值反映了两个温度之间的电阻变化，热敏电阻的特性就是由它的大小决定的，B 值（K ）被定义为：2 12 1212111lg lg 3026.211ln ln T T R R T T R R B --?=--= ； R T1：温度 T 1（K ）时的零功率电阻值；R T2 ：温度 T 2（K ）时的零功率电阻值；T 1，T 2 ： 温度传感器设计论文题目：基于DS18B20温度传感器的智能测温仪 学院：物理与电子工程学院 专业： 姓名： 学号： 目录 目录------------------------------------------------------------------------------1 摘要------------------------------------------------------------------------------2 一、传感器概诉-------------------------------------------------------------3 1、传感器及温度传感器发展现状-------------------------------------3 2、主要元器件介绍-------------------------------------------------------3 二、课程设计主要内容----------------------------------------------------6 1、课程设计名称----------------------------------------------------------6 2、设计要求、目的及意义----------------------------------------------6 三、设计达到的指标-------------------------------------------------------7 四、传感器设计原理-------------------------------------------------------7 1、三个重要组成部分----------------------------------------------------7 2、DS1802工作原理------------------------------------------------------7 3、DS1802内部结构图---------------------------------------------------8 4、程序流程图--------------------------------------------------------------9 5、proteus仿真原理图----------------------------------------------------9 五、实验过程-----------------------------------------------------------------10 1、前期准备-----------------------------------------------------------------10 2、课程设计过程-----------------------------------------------------------10 3、个人主要工作及遇到问题--------------------------------------------11 六、数据分析与结论--------------------------------------------------------11 七、课程设计总结、思考与致谢-----------------------------------------12 八、参考文献-----------------------------------------------------------------14 九、附录-----------------------------------------------------------------------15 汽车温度传感器的检测方法 常用的温度传感器有热电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式、晶体管型、集成型等 5 种。随着汽车电子控制技术的发展，温度传感器的应用也越来越广，例如，冷却液温度传感器、空气温度传感器、变速器油温度传感器、排气温度传感器( 催化剂温度传感器) 、EGR 监测温度传感器、车外温度传感器、车内温度传感器、日照温度传感器、蒸发器出口温度传感器、热敏开关等。如何在实际维修中，对温度传感器进行快速检测? 一般有用万用表测电压、测电阻等方法，现述如下。 一、冷却液温度传感器 当出现因汽车负载过大、缺水、点火时间不对、风扇不转等故障，造成冷却液温度过高时。会使发动机机体温度上升，从而使发动机不能工作，所以在仪表系统内设计了冷却液温度表。利用冷却液温度传感器检测发动机冷却液温度，让驾驶员能够直观地看出，发动机冷却液在任何工况时的温度，并及时作出相应的处理。在电控系统中也安有冷却液温度传感器，用 于喷油量修正信号。冷却液温度传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却液直接接触，用于测量发动机的冷却液温度。冷却液温度表使用的温度传感器是一个负温度系数热敏电阻(NTC) ，其阻值随温度升高而降低，有一根导线与电控单元ECU 相连。另一根为搭铁线．如图l 所示。 1 ．用万用表检测冷却液温度传感器 (1) 在车检查。将点火开关关闭，拆下传感器的连接器，用汽车专用万用表的Rx1 挡，测试传感器两端子的阻值。以皇冠 3 ．O 的THW 和E2 端子为例，在温度为0 ℃时，电阻为4 —7k Ω；在温度为20 ℃时，电阻为 2 ～3k Ω；在温度为40 ℃时间，电阻为O ．9 一1 ．3k Ω；在60 ℃时为O.4 ～0 ．7k Ω，在80 ℃时，为0 ．2 ～O ．4k Ω。冷却液温度传感器的电阻值与温度的高低成反比。 (2) 单件检查。拆下冷却液温度传感器导线连接器，然后从发动机上拆下传感器。将传感器置于烧杯内的水中，加热杯中的水。随着温度逐渐升高。用万用表电阻挡测量传感器的电阻值，将测得的值与标准值相比较，若不符合，应更换冷却液温度传感器。 2 ．冷却液温度传感嚣输出信号电压的检查 安装好冷却液温度传感器，将传感器的连接器插好。当点火开关置于ON 位置时，测量图 1 中连接器“ THW ”端子( 丰田车) 或ECU 连接器“THW ”端子与E2 间输出电压。所测得的电压应与冷却液温度成反比变化。 拆下冷却液温度传感器线束插头，打开点火开关，测量冷却温度传感器的电源电压应为5V 。 3 ．冷却液温度传感器与ECU 连接线柬阻值的检查 用高阻抗万用表电阻挡，测量冷却液温度传感器与ECU 两连接线束的电阻值( 传感器信号端、地线端分别与对应ECU 的两端子间的电阻值) ，其线路应导通。若线路不导通或电阻值大于规定值，则说明传感器线束断路或连接器接头接触不良，应进一步检查或更换。 DS18B20温度传感器实验 TEMP1 EQU 5AH ;符号位和百位公用的存放单元TEMP2 EQU 5BH ;十位存放单元 TEMP3 EQU 5CH ;个位存放单元 TEMP4 EQU 5DH ; TEMP5 EQU 5EH TEMP6 EQU 5FH ;数据临时存放单元 TEMP7 EQU 60H TEMP8 EQU 61H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0020H MAIN: MOV SP,#70H LCALL INT ;调用DS18B20初始化函数 MAIN1: LCALL GET_TEMP ;调用温度转换函数 LCALL CHULI ;调用温度计算函数 LCALL DISP ;调用温度显示函数 AJMP MAIN1 ;循环 INT: L0: SETB P3.7 ;先释放DQ总线 MOV R2,#250 ;给R2赋延时初值，同时可让DQ保持高电平2us L1: CLR P3.7 ;给DQ一个复位低电平 DJNZ R2,L1 ;保持低电平的时间至少为480us SETB P3.7 ;再次拉高DQ释放总线 MOV R2,#25 L2: DJNZ R2,L2 ;保持15us－60us CLR C ORL C,P3.7 ;判断是否收到低脉冲 JC L0 MOV R6,#100 L3: ORL C,P3.7 DJNZ R6,L3 ;存在低脉冲保持保持60us－240us ; JC L0 ;否则继续从头开始，继续判断 SETB P3.7 RET ;调用温度转换函数 GET_TEMP: CLR PSW.4 SETB PSW.3 ;设置工作寄存器当前所在的区域 CLR EA ;使用DS18B20前一定要禁止任何中断LCALL INT ;初始化DS18B20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#44H ;送入温度转换命令 LCALL WRITE LCALL INT ;温度转换完成，再次初始化18b20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#0BEH ;送入读温度暂存器命令 LCALL WRITE 目录课题要求： 4 1.原理分析 4 2.方案选择 4 3.元器件选择 5 3.1单片机 5 3.2温度传感器 7 3.3 显示屏 8 3.4 蜂鸣器 9 3.5其他元件 9 4.proteus原理图绘制 9 4.1设计步骤 9 4.2 设计过程 9 4.2.1单片机系统模块 10 4.2.2晶体振荡模块 10 4.2.3扬声器报警模块 11 4.2.4温度传感器模块 12 4.2.5液晶显示模块 13 5.综合调试 16 6.总结 17 附录1 18 附录2 21 附录3 23 附录4 24 基于数字温度传感器的数字温度计设计报告 课题要求： 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为?55℃～125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，，实现温度显示。 1. 原理分析（刘星） 采用AT89C51单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，并送数码管显示。 采用数字温度芯片 DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它 能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计 DS18B20 和微控制芯片AT89C51 构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用AT89C51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制而且体积小，硬件实现简单，安装方便。用 AT89C51 芯片控制温度传感器DS18B20 进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片 DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用 AT24C16 芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过 MAX232 芯片与计算机的 RS232 接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。 ⒉ 方案选择（刘星） 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个大的模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。由AT89C51单片机组成硬件设计，AT89C51的EA接高电平，其外围电路提供能使之工作的晶振脉冲、复位按键，四个I/O分别接8路的单列IP 座方便与外围设备连接。当AT89C51芯片接到来自温度传感器的信号时，其内部程序将根据信号的类型进行处理，并且将处理的结果送到显示模块，发送控制信号控制各模块。 ⒊ 元器件选择（黄学然） 3.1单片机 AT89C51芯片： 电子系统综合设计报告姓名： 学号： 专业： 日期：2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系 摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1．1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管（共阴） (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17) 1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为:若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 1．1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器，测温范围 -20℃ --100℃； 2.系统可设定温度值； 3.设定温度值与测量温度值可实时显示； 4.控温精度：±0.5℃。 实验三热电阻、热电偶测温特性实验 一、实验目的：了解热电阻的特性与应用，了解热电偶测量温度的性能与应用范围。。 二、基本原理： 1、热电阻： 利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻在0-630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： R t=R0(1+A t+B t2) R0系温度为0℃时的电阻。本实验R0=100℃，A t=3.9684×10-2/℃，B t=-5.847×10-7/℃2，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。 2、热电偶 当两种不同的金属组成回路，如二个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值或经补偿后的0℃、25℃。 三、需用器件与单元：加热源、K型热电偶（红+，黑-）、P t100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表，热电偶K型、E 型、加热源。 四、实验步骤： （一）热电阻： 1、注意：首先根据实验台型号，仔细阅读“温控仪表操作说”，学会基 本参数设定。 2、将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。将Ｋ型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶EＫ插孔中，红线为正极，黑色为负极，注意热电偶护套中已安置了二支热电偶，Ｋ型和E型，它们热电势值不同，从热电偶分度表中可以判别Ｋ型和Ｅ型（Ｅ型热电势大）热电偶。E型（蓝+，绿-）；k型（红+，黑-） 3、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。 实验十九 温度传感器特性的研究 随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，传感器在各个领域中的作用也日益显著。传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。传感器的种类很多，有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。 在各种温度传感器中，把温度转换为电势和电阻的方法最为普遍，本实验首先讨论将温度转换为电势的传感器——热电偶的温度特性，然后讨论将温度转换为电阻的传感器——热电阻的温度特性。 实 验 目 的 （1）掌握补偿法测电动势的基本原理，学会用UJ-31型低电势电位差计测定热电偶的温差电动势。 （2）掌握热电偶温度计的定标以及用热电偶温度计测温的原理。 （3）研究热电阻的温度特性。 （4）掌握非平衡电桥的工作原理，学会用非平衡电桥测量热电阻的阻值。 练习一 热电偶传感器温度与温差电动势关系的测量 一 实 验 原 理 1. 热电偶测温原理 热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。热电偶亦称温差电偶，如图1所示。它是由A 、B 两种不同材料的金属丝的端点彼此紧密接触而组成的。 当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动势产生，该电动势 称温差电动势或热电动势。当组成热电偶的材料一定时，温差电动势E X 仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度范围内有如 下近似关系式： ()0t t E X -=α (1) 式中α称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶,α是不同的，其数值就等于两接点温度差为1°C 时所产生的电动势。 为了测量温差电动势，就需要在图1的回路中接入测量仪器，本实 验选用的是铜－康铜组成的热电偶（铜－康铜热电偶在低温下使用较为 普遍，测量范围为-200～+200℃）。由于其中有一根金属丝和引线材料一样，都 是铜，因此没有影响热电偶原来的性质，即没有影响它在一定的温差0t t -下应有的电动势X E 值。如图2所示，把铜与康铜的两个焊点一端置于待测温度处（热端），另一端作为冷端（本实验处于室温状态），将铜线截断后与测量仪器相连，这样就组成一个热电偶温度计。只要测得相应的温差电动势，再根据事先校正好的曲线或数据就可求出待测温度。热电偶温度计的优点是热容量小，灵敏度高，反应迅速，测温范围广，还能直接把非电学量温度转换成电学量。因此，在自动测温、自动控温等系统中得到广泛应用。 2. 补偿法原理 补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方法。如图3所示， 设0E 为一连续可调的标准电源电动势（电压），而E X 为待测电动势，调节0E 使检流计G 示零（即回路电流0=I ），则X E E =0。上述过程的实质是，不断地用已知标准电动势（电压）与待测的电动势（电压）进行比较，当检流计指示电路中的电流为零时，电路达到平衡补偿状 态，此时被测电动势与标准电动势相等，这种方法称为补偿法。这和用一把标准的米尺来与被测物体（长度）进行比较，测出其长度的基本思想一样。但其比较判别的手段有所不同，补偿法用示值为零来判定。 但电动势连续可调的标准电源很难找到，那么怎样才能简单地获 得连续可调的标准电动势（电压）呢？简单的设想是：让一阻值连续 可调的标准电阻上流过一恒定的工作电流，则该电阻两端的电压便可 作为连续可调的标准电动势。 P R X E N E 0DS18B20温度传感器设计
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