温度传感器动态校准的研究
温度传感器动态校准的研究
王紫君
1406014201
摘要：本文综述了传感器动态校准的现状,包括它的概念特点数据处理方法等。特别是针对温度传感器动态校准的方法进行了研究,给出了校准装置的选择和评定结果的一些方法。
关键词:温度传感器动态校准数据处理
1引言
随着科学技术的不断发展,非电量的测试与控制技术已经越来越广泛地应用,尤其是在航天、航海、冶金、能源、生物医学、交通运输、自动检测与计量和称重等技术领域。而且随着社会的发展,这种技术也逐步渗透到人们的日常生活中。可以毫不夸张地说,测试技术与自动控制技术水平的高低是衡量科学技术现代化程度的重要标志之一[ 1]。
传感器是实现测试与自动控制的首要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确可靠的捕获和转换,计算机发展的水平再高,依旧无法进行测试和自动控制。
任何一种传感器在制造、使用时都需要对其设计指标进行一系列实验,以确定传感器的基本性能。
2传感器动态校准的研究现状
2.1国内外研究现状
传感器的动态校准一直是学术领域一个比较活跃的课题。近十几年来,它从原来主要应用于军事国防领域,逐渐向民用领域转变,使得在这方面研究的人越来越多。
对传感器的动态校准,国外相对而言研究的时间较长,涉及的领域也更宽一些。像美国、俄
罗斯、德国、印度等,都取得了较高的水平。在国内,特别是近5、6年,一些研究院所和部分大学在该领域都进行了深入的研究,取得了比较令人满意的成果。
2.2动态校准的概念
动态测量与静态测量相比,不仅要使用响应足够快的传感器和二次仪器,而且还要进行从原始测量结果到最终测量结果的复杂解算,即信号恢复。为了使信号恢复成为可能,必须事先知道所使用的传感器的动态响应特性。动态校准就是在这样的客观需求的情况下,产生并发展起来的。
静态校准以量值(或标量)表示,而动态校准是确定一个函数(或矢量),可以将其理解为在规
定条件下,为确定传感器动态响应特性的一组操作。
2.3传感器动态校准的内容
传感器进行动态校准,主要由两方面因素决定:
1.动态标定
由于传感器广泛应用于生产过程的自动检测,新型传感器不断被研制出来。为了准确把握传感器的动态性能,需要对其进行动态标定。
2.动态校核
传感器由于长期使用,或者对于自制的传感器,在使用中都会存在时漂、温漂,或者某些参数发生变化的现象。这将导致传感器灵敏度、零位发生较显著的变化[ 2]。
2.4改善动态特性的方法
改善传感器的动态特性,也就是进行动态校准的根本目的。这可以从生产角度和使用角度两方面进行考虑:
1.生产角度———动态补偿模拟滤波器
对生产厂家而言,可以将调整好的模拟滤波器制成的专用芯片、传感器及其放大电路方便地封装起来,形成一体。这将从硬件上使得传感器的动态特性得到根本改善。它的优势在于使传感器的整体性能得以提高,而且运算速度快、体积小,可以达到快速响应和取得高分辨率。
2.使用角度———动态补偿数字滤波器
如果用户使用的传感器动态性能变坏,再采取动态补偿模拟滤波器的方法就不太可能了。在这种情况下,只能通过使用计算机,用软件的方法改善测试系统的动态性能。通过编写简单的补偿数字滤波器程序,就可以在没有增加硬件的条件下,使整个通道的动态性能大为改善。
对一般用户而言,常采用第二种方法,改善传感器的动态特性。
2.5动态校准实验数据处理方法
对传感器进行动态校准,既可以在时域,又可以在频域。由于多数传感器的动态校准是在时间域里进行的,例如用激光对温度传感器进行动态校准,用激光管做压力传感器的动态校准,用落锤装置做加速度传感器的动态校准等,所以下面介绍的数据处理方法是基于时域的情况。
1.发展历史
早期的数据处理方法多用Bow ersox和Carlson方法。后来,又出现了由过渡过程求频率特性的阶梯线性方法。快速付氏变换技术也是目前常用的一种方法。
2.目前常用方法
个步骤:
( 1)得到传感器的瞬态响应以后,使用最小二乘法,求出差分方程模型。
( 2)使用Z变换,将差分方程变换为离散传递函数。
( 3)采用输出响应不变法或双线性变换将离散传递函数变为连续传递函数。
因为离散传递函数必须注明t和激励信号的类型,而连续传递函数不存在这个问题,可以
避免局限性。
( 4)令传递函数中s=jω,由传递函数计算频率特性。
( 5)由传递函数求瞬态响应。
根据动态校准时所采用的激励信号和已求得的传递函数,便可求出模型计算的瞬态响应。将计算值与实验值绘在同一坐标中,便可以判断模型的好坏。
在建立数学模型时,可以多种方法并用,不必拘泥于一种处理方法。
3温度传感器的动态校准
前面谈到的传感器动态校准的各方面对所有类型的传感器都适用。下面对温度传感器的一些特殊情况进行讨论。
在温度测量中,现在最常见的情况是进行瞬态温度测量,尤其表现在工业和军用上。它的特点是温度高、变化快,根据不同的场合可能存在高压或高速流动等情况。因此,要保证测量精度是非常困难的。目前常用的方法都存在一定的系统误差,因而需要用动态校准的方法探明各种传感器由于热惯性和非平衡状态导致的系统误差,以便在不同使用条件下,通过修正使其更接近真实值[6]。对温度传感器动态校准的研究主要是将其视为一阶系统,通过动态校准实验测取其时间常数[ 7]。
3.1温度传感器校准的试验装置
温度传感器是最常用的一种传感器,根据原理不同,可以分为热敏传感器、热电偶传感器、热电阻传感器等。
对温度传感器动态校准,一方面可以采取前面介绍的动态校准数据处理方法,另一方面也可以参照下图,使用红外探测器进行辅助校准。
对温度传感器进行校准,信
号源多采用阶跃信号。根据传
感器的动态特性和动态校准的
要求,信号源可以分为两大类:
1.恒温水槽、油槽(水浴、油
浴)阶跃温度发生器———适用于一
般温度传感器的动态校准
该发生器用于量程0℃至
100℃之间的测温系统,温度值可以通过标准水银温度计测出。如果采用冰水共存的状态,就可以形成负阶跃。对于时间常数较大的温度传感器,可直接用手快速将其插入水槽中。如果是时间常数较小的温度传感器,为了加大阶跃温度上升前沿的斜率,需要采用其它方法,如借助橡皮筋将其弹入水槽中。但这会带来额外的干扰,如摩擦生热等。也可以通过流动的或者沸腾的液体形成阶跃信号。
如果测量高温传感器的动态特性,可将水槽换成恒温油槽,或者各种高温电炉和保温箱。为了使传感器进入水槽、油槽后,不会影响周围介质,容器的容积与传感器相比要适当大些。
使用该类型的温度发生器简单实用,但由于现场实用性差,而且采用介入式,因此不适用于快速响应的温度传感器。
2.激光阶跃温度发生器———适用于快速温度传感器的现场动态校准
当激光束照射温度传感器时,温度传感器被辐射加热,并以热传导的形式向内部传递。当温度达到所需,关掉激光电源,温度传感器受到负阶跃温度的激励,它按照实际应用时的冷却过程冷却。在冷却期间就可以精确测定温度传感器在工作现场的动态特性。
目前市场上激光器的种类非常多,可以根据实际情况进行挑选。一般来说,多使用CO2激光器、红宝石激光器和掺钕激光材料激光器,它们的特点参见下表。
表1几种激光器的比较
3.2温度传感器动态校准的评定
对传感器进行动态校准,现在还没有统一的评定标准,可以从以下几方面进行考查:
1.动态性能指标:时间常数通频带工作频带建立时间等
因为温度传感器一般为一阶系统,可以很方便地检测到它的时间常数,而且非常直观。但是不论输入信号进行如何处理,都不能完全视为阶跃信号[ 11],所以最终得到的动态特性还是有一定的误差。
2.建立动态数学模型
按照前面介绍的方法,建立传感器的动态数学模型。根据模型进行频谱分析。
3.检测温度传感器的动态重复性和线性度
重复性和线性度的引入,是考虑到所使用的传感器不可能处于理想状态。其中,动态重复性指多次动态校准结果的精密程度;动态线性度指传感器在全量程范围内动态激励信号的大小对动态校准结果影响的程度。
4.不确定度分析
任何测量都应给出测量结果,有了测量结果就应有不确定度的分析,这已成为现代测量技术的基本要求。如果动态校准最终给出的是时间常数,那么可以参照I SO1993( E)《测量不确定度导则》进行分析。但很多情况下,最终给出的是反映被校准对象动态响应特性的函数,而对这方面的处理现在还没有可寻依据。
对传感器动态校准结果的评定可以参照上述的方法,根据具体情况进行分析。
3.3温度传感器动态校准的展望
在温度传感器动态校准领域的研究中,很多内容没有得到统一的结论,这还需要在以后的研究中进一步探讨。例如:
1.校准仪器的精度与动态校准传感器所要达到的精度的关系。
2.激励信号(如阶跃信号)的评定标准。因为实验中不论采用何种措施,都不可能达到理想激励信号,这势必会带来误差。那么激励信号的要求,以及与所校传感器的关系就值得探讨了。
3.动态校准的评定方法。本文给出了目前国际上常用的一些评定方法。但这些方法侧重于不同的方向,如何将这些方法统一,或者给出一种新的、比较全面的评定方法是急待解决的问题。只有有了统一的方法,才便于对各种型号的传感器进行比较。
上述对传感器动态校准的探讨,包括了它的概念、特点、方法等。特别是针对温度传感器动态校准的方法进行了研究。由于温度传感器的广泛应用及其自身特点,使得它在传感器动态校准中是较常进行的一种。根据温度传感器的时间常数等一系列参数,以及使用的场合,可以选择相应的校准方法。
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。其中铂热是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。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法
温度传感器基础知识
https://www.360docs.net/doc/c06245183.html,/download/4104_0/101400.html 温度传感器基础知识 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。 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。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。 由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。
工作原理晶体二极管或三极管的PN 结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN 结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV ，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN 结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。 应用电路(一) 图（2）是采用PN 结温度传感器的数字式温度计，测温范围-50—150℃，分辨率为0.1℃,在0—100℃范围内精度可达±1℃。 1N4148 https://www.360docs.net/doc/c06245183.html,/datasheet/1N4148/28138465/Beyschlag
热电阻热电偶温度传感器校准实验资料讲解
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。其中铂热是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。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： (1+At+Bt2) Rt=R 系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线R 制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。
(2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。 2）铠装热电阻。铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 3）端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 4）隔爆型热电阻。隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 2.热电偶 (1) 热电偶原理 将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如图1：
实验六 温度传感器校准实验
温度传感器校准实验 一、实验目的 掌握热电偶热电阻温度传感器的使用方法和校准方法 二、实验装置 热电偶温度传感器实验装置主要由恒温水浴、电位差计、热电偶、热电阻、冰点仪、数据采集装置、低电势转换开关和标准玻璃温度计等组成。 三、实验内容 1).了解热电阻测温原理，练习热电阻二三线制接法； 2).做出被校热电阻与标准温度计之间的曲线关系，通过查标准热电阻温度与阻值关系进行 分析； 3).了解热电偶的测温原理、温度补偿方法，练习热电偶连线与测温； 4).做出被校热电偶温度与电势曲线，通过查标准热电偶与电势关系进行分析； 5).练习电位差计测量电势方法，了解校验实验台自动采集原理。 四、操作步骤 采用手动数据采集，操作步骤如下： 1).恒温水浴内加好水，冰瓶内放入冰水混合物。 2).将热电阻与热电偶按上图4所示连好，其中热电偶冷端放入冰瓶，并保证热电偶连线在 冰瓶内10分钟以上。检查热电阻、热电偶的高温探头是否都浸在恒温水浴里。热电偶和热电阻高温探头头部要在同一水平面，以使两者温度尽可能一致。（注意：待需要测量恒温水浴精准温度时，才将温度计插入恒温水浴，以免误操作造成标准温度计损坏。 且标准温度计也要和热电偶、热电阻高温探头在同一水平面）。 3).打开恒温水浴电源，按下“加热”，“水泵”按钮，设定恒温水浴温度，待温度比较稳定 的时候，选择量程适当的标准温度计温度测量出水浴温度，采用电位差计测量各热电偶通道电势，采用万用表测量热电阻的电阻值，并做好记录。 4).实验者根据需要重复步骤3。 5).完成实验时，关闭恒温水浴电源。 6).根据记录的实验数据，进行分析与处理，最终得到不同温度情况下电势与电阻值。 7).应用误差分析理论进行测温结果分析。 六、注意事项 1．实验之前应将加热主体加入适量的水或油。 2．工作环境应无强磁场，温度0~35℃，相对湿度不大于85%。
温度传感器的选用
温度传感器的选用 摘要：在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为许多的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视。可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。 关键字：温度传感器热电偶热电阻集成电路 引言： 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温 度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。 1、热电偶 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需 要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差 引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情 真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度，以硬件或硬件-软件相结 合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电 阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
温度计的标定方法
温度标准到底是如何定出来的，虽然我们有几个固定的温度点，但是温度点之外的如何标定呢？ 温标 现代统计力学虽然建立了温度和分子动能之间的函数关系，但由于目前尚难以直接测量物体内部的分子动能，因而只能利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。 随着温度测量技术的发展，温标也经历了一个逐渐发展，不断修改和完善的渐进过程。从早期建立的一些经验温标，发展为后来的理想热力学温标和绝对气体温标。到现今使用具有较高精度的国际实用温标，其间经历了几百年时间。 1.经验温标 根据某些物质体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。 (1)华氏温标 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。 (2)摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。记作1℃。 摄氏温度和华氏温度的关系 T ℉ = 1.8t℃ + 32 式中 T——华氏温度值; t 2.热力学温标 1848年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnot cycle)为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理单位之一。该温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0 K的温度不可能存在）与水的三相点温度分为273．16份，每份为1 K (Kelvin) 。热力学温度的单位为“K”。 3.绝对气体温标 从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。由波义耳定律： PV=RT
温度传感器常见故障的处理方法
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.360docs.net/doc/c06245183.html,/
温度传感器标定系统设计
我的毕设 1 FPGA 智能传感器 (1) 智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。 (2) 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输人信号给出相关的 诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内 部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。 (3) 智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测 与应用领域，而微处理器的介人使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行 实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性 能，也能使它们适合于各不相同的工作环境。 (4) 智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需 要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设 备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等。 (5) 智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算 机进行通讯联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便， 譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数 据发送给远程用户等 基于labview 和声卡 本系统主要实现温度的检测与控制，使系统的温度始终保持在要 求的范围内。系统框图如图I所示。首先将温度信号转换为电信号．然 后通过数据采集电路将电信号采集进入计算机，借助LabVIEW软件进 行数据分析、处理和显示．最后通过温度控制接口电路对温度进行实时 监控。系统中温度检测、采集和控制由硬件实现，信号的分析与处理及 后续结果的输出与显示则靠软件完成。 由于声卡采集的信号是音频信号，且幅值受到一定限制，同时我们 在实验中发现声卡对于信号频率采集的灵敏度远远大于对信号幅度的 灵敏度，所以本单元电路包括两部分：通过温度传感器将温度信号转换 为电压信号，再利用v，F(压，频)转换电路将电压信号转换为具有一定 幅值的频率信号，通过声卡采集频率，然后借助I_abVlEW的信号处理 功能对信号进行处理和显示。需要注意的是转换电路的设计既要保证 V腰转换器具有良好的线性度。又要具有合适的频率 (3)加热与降温电路 加热与降温电路的作用，就是利用前级双限电压比较器电路的输出 信号，控制继电器的通断。使其起到一个开关作用，用以控制加热元件与 降温元件的工作。限于学生实验条件，本系统分别采用加热电阻和c叫 风扇作为加热和降温元件。由于电路简单，这里不再给出电路图。。
温度传感器的常见分类 温度传感器应用大全
温度传感器的常见分类温度传感器应用大全 温度传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，同时它也是使用范围最广，数量最多的传感器。关于它你了解多少呢？本文主要介绍的就是各种温度传感器的分类及其原理，温度传感器的应用电路。 温度传感器从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器，近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速，由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用也更加方便。 1、热电偶传感器： 两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的，接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关，当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势，这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 2、热敏电阻传感器： 热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中，不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物，正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件，热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃?130℃。 3、模拟温度传感器： HTG3515CH是一款电压输出型温度传感器，输出电流1～3.6V，精度为±3％RH，0～100％RH相对湿度范围，工作温度范围-40～110℃，5s响应时间，0±1％RH迟滞，是一个带
温度传感器
温度传感器 一、简介 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 二、主要分类 1、接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测量范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸气压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差热电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳少杰而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6-300K范围内的温度。 2、非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微
热电阻热电偶温度传感器校准实验
大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。其中铂热是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。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，
水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。 2）铠装热电阻。铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 3）端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 4）隔爆型热电阻。隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区具有爆炸危险场所的温度测量。 2.热电偶 (1) 热电偶原理 将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如图1： 图1 热电偶原理 温差电势的大小只与两个接点的温差有关，与导线的长短粗细和导线本身的温度分布无关。这样一对导线的组合就称热电偶温度计。简称热电偶。
传感器实验4%20---热电阻热电偶温度传感器校准实验
热电阻热电偶温度传感器校准实验 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 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。其中铂热是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。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。
工业铂电阻温度传感器检定中的误差来源
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c06245183.html, 工业铂电阻温度传感器检定中的误差来源 作者：吴红 来源：《中国科技博览》2013年第20期 [摘要]随着科学技术的发展，在工业生产及科学研究中，大量控制参数的获取都依靠传感器的信号。工业铂电阻温度传感器是利用铂电阻的特性制做而成。由于其各种优点，得到越来越广泛的应用。结合检定规程及检定实际，本文介绍了铂电阻温度传感器在计量检定中的误差来源。通过对不同检定方法中的误差及其对检测精度影响的分析，为正确使用工业铂电阻温度传感器和减少计量检定中的误差提供了理论和实际基础。 [关键词]温度传感器、检定方法、误差来源 中图分类号：TP854.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0325-02 1.概述 温度传感器指的是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 温度传感器是应用最广泛、最普遍的，它能感受被测量的信息，并能将感受到的信息转换为电信号或其它所需要的信号输出，以满足用户的需要。它是实现自动检测和控制的第一道关口，也是测温系统的一个重要环节。 由于金属铂在温度变化时，其阻值也随之变化，同时铂具有良好的重现性和稳定性，利用铂的些种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分度号有PT100、PT500、PT1000，接线形式有二线制、三线制、四线制。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，测温范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度传感器。 2.检定条件及检定依据 工业温度传感器的检定是在环境温度为15～35℃、相对湿度不大于80%条件下进行。检定用的标准器及设备有：二等标准铂电阻温度计、配套的有0.02级的测温电桥、转换开关、 冰点瓶、恒温油槽、万用表、100V的绝缘电阻表。 工业温度传感器的检定是依据JJG229-98《中华人民共和国国家计量检定规程》的要求进行，接线形式分为二线制，三线制和四线制。不论是哪种接线，都是确保产品在检定合格的情况下才能出厂，以确保产品在使用中的准确可靠。 3.重要性
温度传感器动态校准的研究
温度传感器动态校准的研究 王紫君 1406014201 摘要：本文综述了传感器动态校准的现状,包括它的概念特点数据处理方法等。特别是针对温度传感器动态校准的方法进行了研究,给出了校准装置的选择和评定结果的一些方法。 关键词:温度传感器动态校准数据处理 1引言 随着科学技术的不断发展,非电量的测试与控制技术已经越来越广泛地应用,尤其是在航天、航海、冶金、能源、生物医学、交通运输、自动检测与计量和称重等技术领域。而且随着社会的发展,这种技术也逐步渗透到人们的日常生活中。可以毫不夸张地说,测试技术与自动控制技术水平的高低是衡量科学技术现代化程度的重要标志之一[ 1]。 传感器是实现测试与自动控制的首要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确可靠的捕获和转换,计算机发展的水平再高,依旧无法进行测试和自动控制。 任何一种传感器在制造、使用时都需要对其设计指标进行一系列实验,以确定传感器的基本性能。 2传感器动态校准的研究现状 2.1国内外研究现状 传感器的动态校准一直是学术领域一个比较活跃的课题。近十几年来,它从原来主要应用于军事国防领域,逐渐向民用领域转变,使得在这方面研究的人越来越多。 对传感器的动态校准,国外相对而言研究的时间较长,涉及的领域也更宽一些。像美国、俄
罗斯、德国、印度等,都取得了较高的水平。在国内,特别是近5、6年,一些研究院所和部分大学在该领域都进行了深入的研究,取得了比较令人满意的成果。 2.2动态校准的概念 动态测量与静态测量相比,不仅要使用响应足够快的传感器和二次仪器,而且还要进行从原始测量结果到最终测量结果的复杂解算,即信号恢复。为了使信号恢复成为可能,必须事先知道所使用的传感器的动态响应特性。动态校准就是在这样的客观需求的情况下,产生并发展起来的。 静态校准以量值(或标量)表示,而动态校准是确定一个函数(或矢量),可以将其理解为在规 定条件下,为确定传感器动态响应特性的一组操作。 2.3传感器动态校准的内容 传感器进行动态校准,主要由两方面因素决定: 1.动态标定 由于传感器广泛应用于生产过程的自动检测,新型传感器不断被研制出来。为了准确把握传感器的动态性能,需要对其进行动态标定。 2.动态校核 传感器由于长期使用,或者对于自制的传感器,在使用中都会存在时漂、温漂,或者某些参数发生变化的现象。这将导致传感器灵敏度、零位发生较显著的变化[ 2]。 2.4改善动态特性的方法 改善传感器的动态特性,也就是进行动态校准的根本目的。这可以从生产角度和使用角度两方面进行考虑: 1.生产角度———动态补偿模拟滤波器 对生产厂家而言,可以将调整好的模拟滤波器制成的专用芯片、传感器及其放大电路方便地封装起来,形成一体。这将从硬件上使得传感器的动态特性得到根本改善。它的优势在于使传感器的整体性能得以提高,而且运算速度快、体积小,可以达到快速响应和取得高分辨率。 2.使用角度———动态补偿数字滤波器 如果用户使用的传感器动态性能变坏,再采取动态补偿模拟滤波器的方法就不太可能了。在这种情况下,只能通过使用计算机,用软件的方法改善测试系统的动态性能。通过编写简单的补偿数字滤波器程序,就可以在没有增加硬件的条件下,使整个通道的动态性能大为改善。 对一般用户而言,常采用第二种方法,改善传感器的动态特性。 2.5动态校准实验数据处理方法 对传感器进行动态校准,既可以在时域,又可以在频域。由于多数传感器的动态校准是在时间域里进行的,例如用激光对温度传感器进行动态校准,用激光管做压力传感器的动态校准,用落锤装置做加速度传感器的动态校准等,所以下面介绍的数据处理方法是基于时域的情况。 1.发展历史 早期的数据处理方法多用Bow ersox和Carlson方法。后来,又出现了由过渡过程求频率特性的阶梯线性方法。快速付氏变换技术也是目前常用的一种方法。 2.目前常用方法
温度传感器工作原理与类型
温度传感器工作原理与类型 前言:温度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。其中铂热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。 一、温度传感器热电偶的应用原理 温度传感器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。因温度传感器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。常用的温度传感器热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单，使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．温度传感器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大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。 2．温度传感器热电偶的种类及结构形成 (1)温度传感器热电偶的种类 常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所谓标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热电偶我国从1988年1月1日起，温度传感器热电偶
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称: 实验类型: 实验名称: 热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名: 学号: 专业: 指导老师: 实验日期: 年月日 一、实验目的 1.了解热电阻与热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制与四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理与使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻就是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点就是测量精度高,性能稳定。其中铂热就是阻的测量精确度就是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。热电阻测温就是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的就是铂与铜,此外,现在已开始采用镍、锰与铑等材料制造热电阻。常用铂电阻与铜电阻,铂电阻在0—630、74℃以内,电阻Rt 与温度t的关系为: Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻,铂电阻内部引线方式有两线制,三线制,与四线制三种,两线制中引线电阻对测量的影响最大,用于测温精度不高的场合,三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响,用与高精度温度检测。本实验就是三线制连接,其中一端接二根引线主要就是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行,除标准铂电阻温度计需要作三定点,(水三相点,水沸点与锌凝固点)校验外,实验室与工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两
NTC 温度传感器选型
NTC 温度传感器选型 选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先，必须选择传感器的结构，使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅敏感元件的温度。实际上，要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度，常常是很困难的。 在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题： （1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 （2）测温范围的大小和精度要求。 （3）测温元件大小是否适当。 （4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 （5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 （6）价格如何，使用是否方便。 容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量，但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命得多时，或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时，可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时，热电偶套管不会影响测量的精确度，但如果温度变化很迅速，敏感元件跟踪不上温度的迅速变化，而且导热误差又可能增加时，测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度两个因素。 热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时，必须考虑与所测流体接触的各部件材料（敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等）的适应性，使用热电偶套管时，只需要考虑套管的材料。 电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时，通常是密封的，至少要有涂层，裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中，当需要其快速响应时，可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中，通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。 当管子、导管或容器不能开口或禁止开口，因而不能使用探头或热电偶套管时，可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。为了确保合理的测量精度，传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离，而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。 所测的固体材料可以是金属的或非金属的，任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此，必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体，这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样，其中包括电阻（薄膜热电阻、温度传感器）型，也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量，应使埋入的传咸器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同，至少要非常相似。使用垫圈式传感器时，必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。 温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内，可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。温度传感器所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内，因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。
常用温度传感器比较(2)
常用温度传感器比较 一.接触式温度传感器 1. 热电偶： （1）测温原理： 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测 量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到- 269C（如金铁镍铬），最高可达+28000（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350C，详细信息见T型热电偶实例。 2. 热电阻： （1）测温原理： 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化 而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 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=R o [1+ a（t-t 0）] 式中，R为温度t时的阻值；R o为温度t o （通常10=00 ）时对应电阻值；a为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： R =Ae B/t 式中R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。 （2）测温范围：
金属热电阻一般适用于-200~5000范围内的温度测量，其特点是测量准确、 稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300C左右，且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上) 。 (3)常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150C 易被氧化。 中国最常用的有R°=10Q、R°=100Q和R°=1000Q等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R o=50Q和R o=100Q两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 (4)实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200 C ~850C，允许温度偏差值0.15+0.002|t| ，最小置入深度200mm最大允许电流5mA详细信息见Pt100 实例。 3. 集成温度传感器： <1>模拟式温度传感器： (1)原理： 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具 有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。 (2)常见模拟式温度传感器： 电压输出型： LM3911、LM335 LM45 AD22103 电流输出型： AD590。 (3)实例： LM135\235\335系列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Q的动态阻抗，工作电流范围从400^A 到5mA，精度为1C，LM135的温度范围为-55 C?+150C，LM235的温度范围为-40 C ?+125C，LM335 为-40C ~+100°C。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见 LM135，235，335.pdf。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55 C?+150C，输出电流为223卩 A~423卩A,输出电流变化1卩A相当于温度变化1 C，最大非线性误差为土03C,响应时间仅为20卩s，重复性误差低至土0.05C,功耗约为2mW, 输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达 20血，所以它不必考虑选择开关或CMO多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。详细信息见AD590.pdf。 <2>数字式温度传感器： (1)原理： 将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的