铂热电阻测温电路实用性的探讨

时间:2007-05-23 来源: 作者:段辉点击：2325 字体大小:【大中小】

引言

根据电厂各种测温材料性能要求,采用铂为测温元件,对测温电路进行重新设计。测温电路的设计实现了温度测量微机数字化,使测量温度的误差大大减少,在0～630℃范围内最大绝对误差为0.04,为系统的稳定运行提供了可靠的温度依据。

1. 设计思想

电厂的热自动控制是非常重要的。它是电厂的核心,关系到电厂的安全生产。热自动控制的一些依据是温度,温度测量的准确度是非常重要的。铂金属虽然比较贵重,但它具有较好的电阻系数,较大的电阻率;因此,它的温度灵敏度高,对温度变化的反应速度快;同时,电阻温度特性较好,便于分度和读数。为此,笔者选用铂金属作为温度测量元件,对铂热电阻测温电路进行了重新设计。

2. 基本原理

热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的。铂属贵重金属,具有耐高温、温度特性好、使用寿命长等特点,因而得到广泛应用。铂电阻阻值与温度之间的关系是非线性,即

Rt = R0 ( I +αt +βt2 ) ( t在0～630℃之间) (1)

式中: Rt —铂热电阻的电阻值,Ω;

R0 —铂热电阻在0℃时的电阻值, R = 100Ω;

α—一阶温度系数,α = 3.908 ×10 -3 ( ℃)

β—二阶温度系数,β = 5.802 ×10 -7 ( ℃)

在实际测温电路中,测量的是铂电阻的电压量,因而需由铂热电阻的电阻值推导出相应的电压值与温度之间的函数关系,即

Ut = f (Rt ) = f[ f ( t) ] (2)

从而计算出(即测量)实际的温度。

3. 设计方案

铂热电阻测温电路的总体方案为:依据铂热电阻阻值的测量从而计算出(测量)实际的温度。为了提高测量精度,减少误差,采用三导线单臂电桥测量,测量电压是毫伏级。为此测量电压必须经过放大器放大后,才能输入到微机A /D或V /F部分进行计算机处理,从而实现微机数字化温度测量,提高测温的准确性。

3.1测温电路的电源部分

由于铂热电阻接在三导线单臂电桥,铂热电阻的单臂电桥需要电源供电,供电电压UA = 5V。采用计算机进行测量,又需要提供微机整机电源。这样需要提供两套电源。为了提高测

量温度精度,减少对测温电路的干扰,这两套电源采用相互独立的电源供电,电路如图。UA = 5V为铂热电阻电源,U为微机电源。

3.2测量电路

工业测量用电阻温度计,其阻值Rt 的变化是用电桥来测量的。在现场中,为了提高测量精度,减少非线性误差,采用了三导线单臂电桥。见图2。

图2三导线单臂电桥

图中电桥供电电压UA = 5V。为了保证电压精度,采用WR2 =Ω来调节电桥电源电压UB ,使UB = 4V,WRt 为150Ω的滑线电阻,其目的在于保证电桥电路中当t = 0℃时,Ut = 0V,Ao 为电桥独立接地点。

桥臂电阻R1 =R2 = 10KΩ,根据串联电路特性求电桥a、b两点的电位,即

Ua/Rt = UB/(R2 +Rt)

Ub/WR1 = UB/(WR1 +Rt)

则

Ua =UB Rt / (R2 +Rt ) (3)

Ub =UBWR1 / (R1 +WR1 ) (4)

由电桥初始平衡条件可得

R2/Rt = R1/WR1

即

R2 ×WR1 =R1 ×Rt

而

Rt = R0+ △Rt

由图可知:

将R2 ×WR1 =R ×Rt , Rt = R0 + △Rt 及式(1)式入式(5)得

Ut =Ua - Ub =UB R1R0 (αt +βt2 ) /2αt2R0 + R0 + R2 )(R1 +WR1 ) (6)

式(6)中的Ut 为毫伏级。

3.3电压放大回路

由于三导线测量的电压U是毫伏级,而微机的A /D或V /F转换需要5V电压,为此测量电压必须经过精密放大器的放大后,才能作为A /D或V /F转换的输入值。精密放大器电路如图所示。

式(1)适合的温度范围为0～630℃代入式( 6)中,得

Ut = 0. 084V。

如果放大后的Uf 以5V为上限,则放大倍数Kmax =5V /Ut = 5 /0. 084=59. 25,即放大倍数不能超过此值,反之,如果放大倍数取得太小,那么A /D 或转换分辨力降低。因此,放大倍数应取30～50为宜,本文取K = 50。

图3精密放大器电路

3.4微机测温的计算

由于K = 50,则

Uf = KUt (7)

将式(7)代入式(6)并代入相应参数值,经过整理得

(1. 1604 - 0. 01172Uf ) t2 + (78. 942Uf - 7816. 04) t = 0 (8)

式(8)即是本文所要推导的t = f (Uf )的函数式。利用此式只要对A /D或V /F检测出Uf 的值,可能计算出测量温度值t = ( - b - b2 - 4ac) /2a。由于微机采用节节点浮点数进行计算,从而求出铂热电阻的实际温度值。

4. 实际应用

根据以上的铂热电阻测温电路的设计,进行实际应用测试。以实际温度为0 ～630℃进行测试计算,计算结果如附表。

附表达式取值表

从表中可以看出在0～630℃范围内测量温度的最大绝对误差为0. 04,使系统具有较小的误差,较高的测量精度。

5. 结束语

铂热电阻测温电路的设计,由于采用三导线单臂电桥测量的微机测温计算,误差为0104,使测量误差最小,精度高,保证热电厂热控安全稳定运行。

温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃至650℃的范围.本电路选择其工作在-19℃至500℃范围.

整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分.

前置放大部分原理图如下:

工作原理:

传感器的接入非常简单,从系统的5V 供电端仅仅通过一支3K92 的电阻就连接到PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式.

按照PT100 的参数,其在0℃到500℃的区间内,电阻值为100 至280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

单片机的10 位A/D 在满度量程下，最大显示为1023 字，为了得到PT100 传感器输出电压在显示500 字时的单片机A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为10.466 。

关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到10.466 的结果，而是得到11.635的结果。实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为450 个字，因此，公式中的500℃在实际计算时的取值是450 而不是500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的mV/℃为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。

运算放大器分为两级，后级固定放大5 倍（原理图中12K/3K+1=5），前级放大为：10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差，使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中

10K/(8K2+Rw)+1)。

通常，在温度测量电路里，都会有一个“调零”和另一个“调满度”电位器，以方便调整传感器在“零度”及“满度”时的正确显示问题。本电路没有采用两只电位器是因为只要“零度”调整准确了，就可以保证整个工作范围的正确显示，当然也包括满度时的最大显示问题了。

那么，电路中对“零度”是如何处理的呢？它是由单片机程序中把这个“零度”数字直接减掉就是了，在整个工作范围内，程序都会自动减掉“零度”值之后再作为有效数值来使用。

当供电电压发生偏差后，是否会引起传感器输入的变化进而影响准确度呢？供电变化后，必然引起流过传感器的电流发生变化，也就会使传感器输出电压发生变化。可是，以此同时，单片机的供电也是在同步地接受到这种供电变化的，当单片机的A/D 基准使用供电电压时，就意味着测量基准也在同步同方向发生变化，因此，只要参数选择得当，系统供电的变化在20% 之内时，就不会影响测量的准确度。(通常单片机系统并不允许供电有过大的变化，这不仅仅是在温度测量电路中的要求。）

后级单片机电路的原理图如下：

从传感器前置放大电路输出的信号，就送入到HT46R23 的A/D 转换输入端口

（PB0/AN0），由单片机去进行各种必需的处理。首先是进行软件非线性校正，把输入信号按照不同的温度值划分为不同段，再根据其所在的段分别乘以不同的补偿系数，令其与理论值尽量接近，经过非线性校正的数字，才被送去进行显示，比较用户设定的控制值等等。

各段的非线性补偿系数见下列表格（仅仅列出主要段的数据，非全部表格内容）：

本电路还有一个特点，就是用户可以在工作范围内，任意设定3 个超限控制值。当测量显示值大于设定值的时候，对应的控制端口就会输出高电平。利用这个高电平信号，再外接一级三极管驱动继电器的电路，就可以实现自动控制。在某一个控制端口输出高电平的同时，与之串联的LED 发光管会同时点亮，以便提示使用者是哪一个设定值在输出控制信号。

电路中的24C02 是电存储器，可以把使用者设定的控制值可靠地保存起来，即使掉电也不会丢失数据。

电路图中还有3 只按键，它们分别是“设定”、“加置数”和“减置数”操作按键，用于使用者进行超限值的设置。使用方法如下：

按动一下设定键，屏幕显示“1--”，表示现在进入第一个超限值的设置，三秒后屏幕自动跳转到显示“***”并闪烁(*** 代表原来电存储器里储存的超限数值)，然后，按压加数键(或减数键)，屏幕上的最低位的数字就会加一(或减一)，如果按住按键三秒以上不放开，屏幕上的前两位数字就会快速进行加数(或减数)。把屏幕上的数字调整到所需要的数字后，这个超限值就设置完成了。

接着，再按动一下设定键屏幕显示“2--”，表示现在进入第二个超限值的设置，三秒后屏幕自动跳转到显示“***”并闪烁....,接下来的操作与第一个超限值的操作完全一样。

第三个超限值的设置与上面两个完全一样。

当设置好3 个超限值之后，还必须最后按动一下设定键，退出设定状态而返回正常工作状态。如果忘记了这最后一次按动退出的操作，程序就会等待10 秒之后，自动返回正常工作状态。

简易调试方法:

可以使用100Ω 的电阻来模拟PT100 在0℃的阻值,接入传感器输入端，看看显示是否=000,如果不对,可以调整微调电位器来达到;然后用一只281Ω 的电阻来模拟PT100 在500℃时传感器的电阻值,显示应该在500 字±1字；最后，使用一只194Ω 的电阻来代替250℃传感器电阻输入,应该显示250±1 字.如果经过上面调试没有问题,就可以接入真正的PT100 传感器投入使用了.（真正的传感器也有误差，可以微调一下前置放大的电位器来校正它。）

在实际工作中，要求电路的供电电压为5V±5%.如果测量显示值大于某一个超限值，对应的控制端口就会立即输出高电平。

如果传感器发生开路故障,显示就会出现"HHH",如果传感器及其引线发生了短路,显示就会立即出现"LLL".为了防止传感器出现开路或者短路之后可能会引起的不良后果，这时候，3 个控制输出端口都会优先关闭。

热电阻的测温电路

Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 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。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)

热电阻电路测温计设计

燕山大学传感器原理及应用课程设计题目：热电阻温度传感器器学院（系）电气工程学院年级专业： 12级自动化仪表学号： 120103020133 学生姓名：马冰卿指导教师：童凯教师职称：教授

一、概述 1.1 热电阻温度传感器简介热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200~+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。 1.2 pt100热电阻简介 pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。

二、工作原理 2.1 热电阻工作原理与热电偶的测温原理不同的是，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。下面以铂电阻温度传感器为例：Pt100 是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。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 ()[]010t t Rt Rt -+=α （1）式中，Rt 为温度t 时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=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 e Rt B A = （2）式中Rt 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。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。 2.2 接线方式采用pt100测温一般有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 ① 二线制接法:这种接法不考虑PT100电缆的导线电阻，将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起，这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻，因此只能适用于测温距离较近的场合。

铂电阻测温电路的设计

虚拟仪器设计技术大作业题目：铂电阻测温电路的设计专业：电子信息科学与技术班级：电本（2）班学号：1150720079 姓名：张顶红同组人：柳建、黄腾辉、罗凯、颜超、舒样超、陈雷指导老师：秦新燕

日期：2014年5月22号物理与机电工程学院目录一.课程设计的目的二.课程设计的任务三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立 3.2测温电路组成与原理 3.2.1稳压电路

3.2.2基本放大电路 3.2.3校正电路 3.2.4电路输出范围的调节3.3整体电路分析与设计 3.3.1稳压电路分析 3.3.2铂电阻温度特性分析 3.3.3 Rw1作用分析 3.3.4电路验证 3.4实验数据处理四．Labview虚拟仪器设计 4.1数据显示子程序VI设计 4.2接口电路的设计与编译五.仿真测温六．总结

一.课程设计目的在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温范围为0至100℃的测温仪。通过本课程设计，了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型；掌握铂电阻的测温电路；熟悉LabVIEW虚拟仪器Multisim的导入方法;提出铂电阻测温仪的优化方案。二.课程设计的任务在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温度范围为0~100℃的测温仪。通过本设计，应掌握以下内容： 1）了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型。 2）掌握铂电阻的测温电路。 3）会用LabVIEW设计温度显示模板，把电路输出电压值转换成温度及参数的显示。 4）熟悉LabVIEW虚拟仪器向Multisim的导入方法。三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立金属铂电阻器性能十分稳定，在-260～+630℃之间，铂电阻用做标准温度计;在0～+630℃之间铂电阻与温度的关系如下：

热敏电阻测温电路设计

电子设计大赛论文（B组）热敏电阻测温电路设计第三十组 K3队组队成员：顾代辉黄龑罗程 2010年5月23日

摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个很重要的东西。下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。这里我们简单的将 ref R 改成25k 。对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。关键词：温度传感器 AVR 串口显示 I ．电路分析（1）电流产生电路分析：首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知 111211 120 V V I I === 有： 1121221 O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V = 即第一个运放功能为将信号放大两倍。对于运放A2,同理，有 212221 220 V V I I === 有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。

又：24211234( )2 REF O REF O O V V R V V V V R R -?+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+ 故： REF R 两端分到的电压为 122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-= 由此可见： REF R 两端分压恒为基准电压 REF V ，只要基准电压和 REF R 的值不变，则通过 REF R 的电流REF REF V I R = 2.5 12.5mA k ==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。由于3233p n V V V ==，故Rline 和R6相当于并联， 66'1001R R I I Rline ==，故100'101 I I I =≈ 故可认为恒定电流I 都通过热敏电阻RTD 。运放A3以及NTD 分析：由叠加法分析，当31V 接地时，033131317100'6100R k V V V V R k =- =-=- 当32V 接地时，03323276100100''26100R R k k V V V R k ++= == 故0303033231'''2V V V V V =+=- …………………… ① 而32()'RTD V Rline R I =+? …………………… ② 31(2)'RTD V Rline R I =+? …………………… ③

热电阻常用的接线方式及原理

热电阻温度测量原理及常用接线方式热电阻（如PtIOO ）是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。由于热电阻本身的阻值较小，随温度变化而引起的电阻变化值更小，例如，铂电阻在零度时的阻值R0=100 Q,铜电阻在零度时 R0=100 Qo 因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差。在实际应用时，通常采用所谓的两线、三线或四线制的方式，如图所示。图热电阻的接入方式在图（a ）所示的电路中，电桥输出电压 Vo 为 R r ) 当 R?Rt 、Rr 时， V o ［（R t -R r ） 2 式中：Rt 为铂电阻， Rr 为可调电阻，R 为固定电阻，I 为恒流源输出电流值。 1. 二线制（c ）三线制（d ）四线制

二线制的电路如图（b）所示。这是热电阻最简单的接入电路，也是最容易产生较大误差的电路。图中的两个R是固定电阻。R r是为保持电桥平衡的电位器。二线制的接入电路由于没有考虑引线电阻和接触电阻，有可能产生较大的误差。如果采用这种电路进行精密温度测量，整个电路必须在使用温度范围内校准。 2.三线制三线制的电路如图（C）所示。这是热电阻最实用的接入电路，可得到较高的测量精度。图中的两个R是固定电阻。R是为保持电桥平衡的电位器。三线制的接入电路由于考虑了引线电阻和接触电阻带来的影响。R11、R12和R l3分别是传感器和驱动电源的引线电阻，一般说来，R11和R12基本上相等，而R13不引入误差。所以这种接线方式可取得较高的精度。 3.四线制四线制的电路如图（d）所示。这是热电阻最高精度的接入电路。图中R ii、R i2、R13和R14都是引线电阻和接触电阻。R ii和R12在恒流源回路，不会引入误差。R13和R14则在高输入阻抗的仪器放大器的回路中，也不会带来误差。上述三种热电阻传感器的引入电路的输出，都需要后接高输入阻抗、高共模抑制比的仪器放

基于热敏电阻的数字温度计设计

目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务和要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 4 电路设计 (2) 4.1 温度测量电路 (3) 4.2 单片机最小系统 (6) 4.3 LED数码显示电路 (8) 5 系统软件设计 (9) 6 系统调试 (9) 7 总结 (11) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 附录3：实物图 (16) 附录4：源程序 (17)

1 课程设计的目的（1）掌握单片机原理及应用课程所学的理论知识；（2）了解使用单片机设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题；（3）学习单片机仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧；（4）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度；（5）锻炼自己的动手动脑能力，以提高理论联系实际的能力。 2 课程设计的任务和要求（1）采用LED 数码管显示温度；（2）测量温度范围为-10℃~110℃；（3）测量精度误差小于0.5℃。 3 设计方案与论证方案一：本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D 转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图如图3-1所示。 DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D 即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控制系统。图3-1 方案一系统框图单片机最小系统数码显示温度传感器 DS18B20

热电阻的单片机测温系统

摘要电子温度计是日常生活中最普遍的电子产品之一,常用的转换元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等,通常我们将这些转换元件通过非电量转化电量的检测方法，结合电量和温度之间的关系,我们可以计算出其温度值。在本课题中将介绍一种利用电阻电桥失衡输出的电压转换温度的设计。在设计中,利用AT89Ｓ系列单片机作为控制器，计算铂电阻（PT100）电量与温度的转换，并在LED显示温度。关键词:AT８9S52 AＤC0832 Abstraｃt Ｅｌectroｎic ｔｈermomｅｔer iｓin ｄaily liｆeｔhe mｏsｔcommon onｅof elｅctrｏnicｐrｏducｔs, and thｅcoｍｍoｎinterfaｃe ｅlement ｈaveｈe ａt ｒesistａｎce,tｈｅrmal resistanｃｅ, thermocouple，etc., usuaｌly we ｗill these inteｒface eleｍｅnt thrｏｕgh the noｎ-electriciｔy iｎto ｅｌectｒiciｔy d ｅtｅｃtｉon meｔhｏｄs, cｏmｂiｎed ｗｉth powｅr aｎd tｈe relationshiｐbetｗｅen the ｔemperａturｅ, we can ｃａlｃulate the teｍperatｕre value. In tｈis tｏpicｗiｌl introducｅa kind ｏf makｅｕse of the reｓｉsｔａｎce ｂr ｉｄgeｕnｂalanced ouｔｐｕt voltaｇe tｒaｎｓitｉon tｅmｐｅrature design. In the dｅsign,ｔｈe uｓe of AT89S seriｅｓｍicroconｔroｌlｅｒas tｈe contｒｏlｌｅr, ｃａlｃulａtｉoｎof plａtinｕm ｒesiｓｔaｎce（PT１０0) powe ｒand ｔemｐeratｕreｃonveｒsiｏｎ, and inｔhｅLＥＤdｉsplay ｔeｍperature. ?Ｋeyword:AT89Ｓ52 ＡDC0832

pt100 铂热电阻

pt100 铂热电阻设计原理： pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。应用范围：医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。组成的部分常见的pt1oo感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。 ================================================================================= Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下：测量范围：-200℃～+850℃；允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）；最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm；允通电流≤ 5mA。另外，Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。铂热电阻的线性较好，在0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度。

应用领域宽范围、高精度温度测量领域。如：轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制常用电路图 R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。铂热电阻阻值与温度关系为：式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见Pt100 在常温0~100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。 Pt100 的分度表（0℃~100℃）程序处理一般在使用PT100 的温度采集方案中，都会对放大器LM358 采集来的模拟信号A V进行温度采样，即进行A/D 转

电子电路设计实验(热电阻温度测量系统的设计与实现)

北京邮电大学电子电路综合设计实验课题名称：热电阻温度测量系统的设计与实现

索引一、概要 1.1、课题名称热电阻温度测量系统的设计与实现 1.2、报告摘要为了实现利用热敏电阻测量系统温度，设计实验电路。利用热电阻100为温度测量单元，系统主要包括传感电路、放大电路、滤波电路、转换电路和显示电路五个单元构成。通过包含热敏电阻的电桥电路实现温度信号向电信号的转换，利用三运放差分电路实现放大差模信号抑制共模信号并通过二极管显示二进制数来显示温度值。此电路可以定量的显示出温度的与转换器输入电压的关系，再通过量化就可以实现温度测量的功能。报告中首先给出设计目标和电路功能分析，然后讨论各级电路具体设计和原理图，最后总结本次实验并给出了电路图。 1.3、关键字测量温度热敏电阻差分放大低通滤波转换二、设计任务要求（1）了解掌握热电阻的特性和使用方法。（2）了解数模转换电路的设计和实现方法。（3）了解电子系统设计的方法和基本步骤。（4）设计一个利用热电阻100 为温度测量元件设计一个电子测温系统，用发光二极管显示的输出状态，并模拟测温（实际上实验室给的是300），用软件绘制完整的电路原理图（）。三、设计思路与总体结构图

图1：热电阻温度测量的系统原理框图如图将系统划分为传感器电路、放大电路、滤波电路、转换电路显示器和电源电路共六个单元。传感器是由100及若干精密电阻和电位器构成的电桥电路组成；放大器是有运放324构成仪表放大器，具有较高的共模抑制比和输入阻抗；滤波电路采用高精度07二阶低通有源滤波器；模数转换电路是用0804进行设计，并利用555N产生频率为1到1.3的时钟信号来使数模转换电路实现实时同步；显示电路由发光二极管构成；电源电路采用变压器、稳压模块和整流桥等器件进行设计。四、分块电路和总体电路的设计 4.1、温度传感器电路设计 4.1.1铂热电阻热电阻是利用温度变化是自身阻值随之变化的特性来测量温度的，工业上广泛的用于测量中低温区（-200℃—500℃）的温度。铂热电阻在氧化性介质中，甚至在高温下，物理、化学性质都比较稳定，因此具有较好的稳定性和测量精度，主要用于高精度温度测量和标准测温装置中。铂热电阻与温度的关系，在0—630.74℃以内为在-190-0以内为：式中为t时的电阻值；是0时的电阻值；t为任意温度值；A、B、C为分度系数，，。但是实际实验中的使用的是300，而且根据在实验室的实际测量300在20℃时是325Ω，而且其阻值随着温度的升高而降低。 4.1.2热电阻温度传感器的接入方式热电阻由于精度高、性能稳定等优点在工业测试中得到广泛应用。流过热电阻的电流一般为4-5，不能过大，否则产生热量过多而导致影响测量精度。

热敏电阻温度测量电路

热敏电阻温度测量电路下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计（1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。（2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R

热电阻温度检测及其报警电路设计1

引言随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本文就热电阻温度检测仪及其各个元器件的工作原理和设计进行介绍。偏差报警单元在控制系统的偏差超出给定范围时，发出报警信号。本文就偏差报警单元工作原理进行介绍。

第一章四线制温度变送器 1.1 概述四线制温度变送器具有如下特点： ①在热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系，便于指示和记录。 ②变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，并采取了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。图1 温度变送器结构方框图变送器总体结构如图1所示。三种变送器在线路结构上都分为量程单元和放大单元两个部分，它们分别设置在两块印制电路板上，用接插件互相连接。其中放大单元是通用的，而量程单元则随品种、测量范围的不同而异。方框图中，空心箭头表示供电回路，实线箭头表示信号回路。毫伏输入信号U i 或由测温元件送来的反映温度大小的输人信号E t 与桥路部分的输出信号U z 及反馈信号U f 相叠加，送人集成运算放大器。放大了的电压信号再由功率放大器和隔离输出电路转换成统一的4—20mA直流电流J。和1—5V直流电压U。输出。变送器的主要性能指标：基本误差为±0．5％；环境温度每变化25℃附加误差不超过±0．5％；负载电阻在0—100Ω范围内变化时，附加误差不超过±0．5％。

(推荐)热敏电阻测温电路

热敏电阻测温电路热敏电阻测量电路本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 2.2.1 原理电路本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S 为转换开关。图2.2.1 测温控温电路由RT检测到的温度信息，输入D1的反馈回路。该信息既作为D2的输入信号，经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通，继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。

2.2.2 主要元器件选择本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内，其电阻-温度特性见图2.2.3. 图2.2.2 线化电路线化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。 2.2.3 安装与调试调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1，调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃.

RE200B红外测温系统电路设计

红外测温仪系统 1. 引言温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1）其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；

热电阻温度计的结构和原理

热电阻温度计的结构和原理其优点如下： 1、循环周期9～13秒，生产效率高，—条线年产标砖6000万块。 2、蒸养车可码放砖坯16层，有效利用蒸压釜，节约蒸压能耗23%。 3、整机布局结构紧凑，占地面积小，能节省土建投资成本达28%。 4、抓坯和码垛定位精度高，减少中间周转过程，提高制品的成品率。 5、自动化程度高，操作简单方便，实现单机单人操作。热电阻温度计的结构和原理？热电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同，它具有

负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值减小热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后就可以求得温度。如能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数和系数k，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压温度变化的关系了。电阻温度计就是把热敏电阻两端电压值经a/d转换变成数字量，然后通过软件方法计算得到温度值，再通过进行显示。热电阻温度计的工作原理热电阻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。1、热电阻测温原

理及材料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。2、热电阻的类型1）普通型热电阻从热电阻的测温 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，最小可达φmm。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。铠

热敏电阻测温电路的设计说明

课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院班级：学生：学号：小组成员：指导教师：

目录一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2) 1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2) 2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2) 3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------( 2) 二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3） 1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT89C51的简介及管脚功能---------------------------------------------(3) 1-1、AT89C51的最小系统介绍-----------------------------------------------(5) 2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计 ---------------------------（7） 2-1、MF58热敏电阻的介绍---------------------------------------------------(8) 2-2、温度测量电路的设计----------------------------------------------------(10) 3、LED数码管显示电路的设计---------------------------------------------------(11) 3-1、显示电路驱动系统的设计

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是： ①测量精度高。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。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．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，如图所示。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。热电偶就是利用这一效应来工作的。常用的热电偶材料有：热电偶分度号热电极材料正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 2．热电偶的种类及结构形成

（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准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热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定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。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。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℃。热电偶冷端补偿原理热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

基于热电偶的温度测量电路设计

燕山大学课程设计说明书题目：基于热电偶的温度测量电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生：指导教师：教师职称：

燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2011年6 月26 日燕山大学课程设计评审意见表

目录第1章摘要 (2) 第2章引言 (2) 第3章电路结构设计 (2) 3.1 热电偶的工作原理 (2) 3.2 冷端补偿电路设计 (5) 3.3 运算放大器的设计 (6) 第4章参数设计及运算 (8) 4.1 补偿电路的计算 (8) 4.2 运算放大器的计算 (9) 4.3 仿真器仿真图示 (10) 心得体会 (12) 参考文献 (13)

第一章摘要本文所要设计的是基于运算放大器的具有冷端补偿的热电偶测温。所要设计包括三部分，热电偶，冷端补偿，运算放大器。热电偶选用的为K型热电偶，补偿采用是桥式补偿电路，运算放大器则用的是运放比例较大而输出阻抗比较小的仪器仪表放大器。第二章引言在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，在温度测量中，热点偶的应用极为广泛，它具有结构简单，制作方便，测量围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子，管道的气体或液体的温度及固体的表面温度。热电偶作为一种温度传感器，热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。第三章电路结构设计 3.1热电偶的工作原理热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝材或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（也称为测量端），温度较低的一端为自由端（也称为补偿端），自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电