热电偶温度变送器-传感器课程设计
基于热电偶的温度测试仪设计
基于热电偶的温度测试仪设计摘要：基于热电偶的温度测试仪，该仪器是以AT89C51单片机为核心，由AD590，由热电偶测量热端温度T，该热电偶采用K型热集成温度传感器测量冷端温度T电偶（镍铬-镍硅热电偶）。
它们分别经过I/V转换和线性放大，分时进行A/D转换，转换后的数字信号送入AT89C51单片机，经单片机运算处理，转换成ROM地址，再通过二次查表法计算出实际温度值，此值送4位共阴极LED数码管显示。
该热电偶测温仪的软件用C语言编写，采用模块化结构设计。
关键词：热电偶，冷端温度补偿，89C51单片机，ADC0809，线性化标度变换Abstract:Thermocouple-based temperature testing instrument, the instrument is based on AT89C51 microcontroller as the core, from AD590 integrated temperature sensor measures the cold junction temperature T0, measured by the thermocouple hot-side temperature T, the use of K-Thermocouple Thermocouple ( Ni-Cr - Ni-Si thermocouple). They are through the I / V conversion and linear amplification, time for A / D conversion, the converted digital signal into the AT89C51 microcontroller, microcontroller operation after processing into ROM address, and then through the second look-up table method to calculate the actual temperature value, this value is sent to four common cathode LED digital tube display. The thermocouple thermometer software with C language, using a modular structure design.Keywords:Thermocouple, cold junction temperature compensation, 89C51 microcontroller, ADC0809, linear scale transformation目录1 前言 (1)2 整体方案设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2方案比较 (3)3 单元模块设计 (4)3.1冷端采集和补偿电路模块 (4)3.1.1 AD590介绍 (4)3.1.2冷端采集和补偿电路分析 (6)3.2热端放大电路模块 (6)3.3A/D转换器ADC0809 (7)3.4单片机模块 (8)3.5LED显示模块 (11)4 软件设计 (13)4.1主程序 (13)4.2A/D转换子程序 (13)4.3线性化标度变换子程序 (15)5 系统调试 (18)5.1调试软件介绍 (18)5.1.1 ISIS简介 (18)5.1.2 Keil C51简介 (18)5.2硬件调试 (18)5.3软件调试 (19)5.4硬件软件联调 (20)6系统技术指标及精度和误差分析 (21)7设计小结 (22)8总结与体会 (23)9参考文献 (24)附录1：电路总图 (25)附录2：软件代码 (26)1 前言温度是表征物体冷热程度的物理量，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。
热电偶温度变送器课程设计
课程设计大纲学院名称课程名称开课教研室执笔人审定人修（制）订日期山东轻工业学院课程设计任务书一、主要内容设计一个带冷端补偿的温度变送器。
其中我们用K型热电偶作为感温元件，用Gu作为冷端的自动补偿电路的元件，使冷端工作在一个易于计算的环境下，用100XTR101把传感器的电压信号放大并自动地变换成标准电流信号。
并通过对输出电压的测量实现对温度的测量。
二、基本要求（1）设计测量温度范围-100～500°C的热电偶传感器。
（2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题。
（3）有电路图（protel绘制），选型与有关计算，精度分析等。
（4）采用实验室现成的热电偶进行调试。
（5）完整的实验报告。
三、主要参考资料：赵广林. protel99电路设计与制版.北京：电子工业出版社，2005程德福,王君.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2007完成期限：自2010 年12 月27 日至2010年12 月31 日指导教师：教研室主任：目录一、设计目的目的 (4)二、课程设计的任务要求 (4)三、课程设计的基本原理 (4)1、热电偶测温原理 (4)2、变送器原理框图 (4)四、课程设计的主要内容 (5)1、热电偶的选择 (5)2、设计构架 (6)3、具体电路的设计 (7)五、课程设计的心得与体会 (12)六、参考文献 (12)附图 PCB布线图 (13)热电偶温度变送器设计一、课程设计的目的1、掌握热电偶的结构、工作原理及正确选择。
2、了解变普通送器的结构及简单应用。
3、通过设计增加对所学知识的灵活掌握和综合应用能力。
二、课程设计的任务要求任务要求：（1）设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器（2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题（3）有电路图（PROTEL绘制），选型与有关计算，精度分析等（4）采用实验室现成的热电偶进行调试三、课程设计的基本原理1、热电偶测温原理：下图为热电偶测温原理图，热电偶的热端与被测物体接线，温度为t。
热电偶传感器电子教案
热电偶传感器电子教案第一章：热电偶传感器概述1.1 热电偶传感器的定义1.2 热电偶传感器的工作原理1.3 热电偶传感器的特点与应用第二章：热电偶的分类与结构2.1 热电偶的分类2.1.1 按材料分类2.1.2 按构造分类2.2 热电偶的结构2.2.1 热电偶的热电极2.2.2 热电偶的绝缘材料2.2.3 热电偶的连接线第三章：热电偶的工作原理与性能3.1 热电偶的工作原理3.1.1 塞贝克效应3.1.2 热电偶的工作曲线3.2 热电偶的性能参数3.2.1 热电偶的热电特性3.2.2 热电偶的温度范围3.2.3 热电偶的测量精度第四章：热电偶的应用与安装4.1 热电偶的应用领域4.1.1 工业生产4.1.2 科学研究4.1.3 日常生活4.2 热电偶的安装方法4.2.1 插入式安装4.2.2 固定式安装4.2.3 铠装式安装第五章：热电偶传感器的测量与校准5.1 热电偶传感器的测量原理5.2 热电偶传感器的测量电路5.3 热电偶传感器的校准方法5.3.1 对比法5.3.2 自动校准法5.3.3 手动校准法第六章：热电偶传感器的电路设计与应用6.1 热电偶传感器电路设计基础6.1.1 热电偶的冷端补偿电路6.1.2 热电偶的放大电路6.1.3 热电偶的线性化电路6.2 热电偶传感器在自动化控制系统中的应用6.2.1 温度控制系统的组成6.2.2 热电偶在温度控制系统中的应用案例第七章：常见热电偶传感器的选用与维护7.1 常见热电偶传感器的选用7.1.1 根据测量温度范围选用7.1.2 根据测量精度选用7.1.3 根据使用环境选用7.2 热电偶传感器的维护与保养7.2.1 清洁与保护7.2.2 定期校准7.2.3 注意使用寿命第八章：热电偶传感器的故障分析与处理8.1 热电偶传感器的常见故障8.1.1 测量误差过大8.1.2 显示值不稳定8.1.3 传感器损坏8.2 故障原因分析8.3 故障处理方法8.3.1 故障排查步骤8.3.2 故障处理策略第九章：新型热电偶传感器的研发与进展9.1 纳米材料在热电偶传感器中的应用9.2 光纤热电偶传感器的研发与应用9.3 无线热电偶传感器的研究与发展9.4 多功能热电偶传感器的创新应用第十章：热电偶传感器在国内外的发展趋势与展望10.1 国内外热电偶传感器市场现状10.2 热电偶传感器行业的发展趋势10.3 我国热电偶传感器产业的发展策略与展望10.4 热电偶传感器在未来的应用前景重点和难点解析重点环节一：热电偶传感器的工作原理解析：热电偶传感器的工作原理是基于塞贝克效应，即两种不同金属连接在一起形成的回路在温度变化时会产生电动势。
K型热电偶传感器课程设计报告
扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题目：基于K型热电偶传感器测量电路设计课程：传感器与测控电路课程实习专业：测控技术与仪器班级：测控0802*名：**学号：*********总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第三部分：设计电路图第一部分任务书《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书课题：基于K型热电偶传感器测量电路设计一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。
但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。
由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》，《测控电路》，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。
一、基于K型热电偶传感器测量电路设计简介K型热电偶的电极材料是镍铬—镍硅，其精度等级为0.75级时，温度为0~1200℃，其测量温度误差为±0.75%。
采用恰当的线性化处理后，可将精度提高到±0.1%~±0.2%。
具有零点补偿功能。
二、基于K型热电偶传感器测量电路设计的工作原理本课题中测量电路组成框图如下所示：测量电路由K型热电偶传感器，零点补偿和放大电路，乘法运算电路，反相放大器1，反相加法器1和反相加法器2，反相放大器2等主电路组成；电路能够实现零点补偿和非线性校正功能。
输出分为两路：一路是0～600℃对应的输出电压为0～6V；另一路是600～1200℃对应的输出电压为6～12V。
三、设计目的1、掌握传感器选择的一般设计方法；2、掌握模拟ＩＣ器件的应用；3、掌握测量电路的设计方法；4、培养综合应用所学知识来指导实践的能力。
四、设计要求及技术指标1、设计、组装、调试；2、温度测量范围：0～1200℃；3、使用环境温度范围：0～85℃；4、输出电压：0～600℃为0～6V；5、测温误差：≤±0.5％；6、具有温度补偿功能；7、具有非线性补偿功能。
电热偶传感器课程设计
电热偶传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电热偶传感器的工作原理，掌握其温度测量范围及特点。
2. 学生能掌握电热偶的种类、结构以及应用领域。
3. 学生能了解电热偶传感器在温度测量中的重要性，认识到其在工业生产和科学研究中的应用价值。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确连接并操作电热偶传感器进行温度测量。
2. 学生能够分析电热偶传感器的优缺点，并根据实际需求选择合适的传感器。
3. 学生能通过实验操作，培养观察、分析、解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电热偶传感器，培养对物理学科的热爱，激发探究科学技术的兴趣。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作精神，增强沟通与交流能力。
3. 学生能够认识到科学技术在实际生活中的应用，提高学以致用的意识。
课程性质：本课程为物理学科选修课程，结合学生所在年级的知识深度，注重理论知识与实践操作的相结合。
学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对传感器有一定的了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：教师应结合课程内容，以实验为主线，引导学生主动探究，注重培养学生的实践能力和科学思维。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 电热偶传感器工作原理及特点- 介绍电热偶传感器的基本原理- 解释电热偶的温度测量范围和精度- 对比电热偶与其他类型温度传感器的优缺点2. 电热偶的种类与结构- 列举常见类型的电热偶及其材料组成- 分析不同电热偶的适用场合和温度范围- 介绍电热偶的结构及其在测量中的应用3. 电热偶传感器的应用领域- 指出电热偶传感器在工业生产、科学研究等领域的应用实例- 分析电热偶传感器在实际应用中的重要性4. 实验操作与数据处理- 设计实验，让学生动手连接并操作电热偶传感器进行温度测量- 教授实验数据的收集、处理和分析方法- 引导学生通过实验现象，探究电热偶传感器的工作原理和性能5. 教学内容的安排与进度- 第一课时：介绍电热偶传感器工作原理及特点- 第二课时：讲解电热偶的种类与结构- 第三课时：探讨电热偶传感器的应用领域- 第四课时：实验操作与数据处理教学内容参照教材相关章节，确保科学性和系统性。
温度传感器课程设计报告1
温度传感器的特性及应用设计集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。
这类传感器已在科研，工业和家用电器等方面、广泛用于温度的精确测量和控制。
1、目的要求1．测量温度传感器的伏安特性及温度特性，了解其应用。
2．利用AD590集成温度传感器，设计制作测量范围20℃～100℃的数字显示测温装置。
3．对设计的测温装置进行定标和标定实验，并测定其温度特性。
4．写出完整的设计实验报告。
2、仪器装置AD590集成温度传感器、变阻器、导线、数字电压表、数显温度加热设备等。
3、实验原理AD590R=1KΩE=（0-30V）四、实验内容与步骤㈠测量伏安特性――确定其工作电压范围⒈按图摆好仪器，并用回路法连接好线路。
⒉注意，温度传感器内阻比较大，大约为20MΩ左右，电源电压E基本上都加在了温度传感器两端，即U＝E。
选择R4＝1KΩ，温度传感器的输出电流I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。
⒊在0～100℃的范围内加温，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分别测量在0.0、1.0、2.0……25.0、30.0V时的输出电流大小。
填入数据表格。
⒋根据数据，描绘V～I特性曲线。
可以看到从3V到30V，基本是一条水平线，说明在此范围内，温度传感器都能够正常工作。
⒌根据V～I特性曲线，确定工作电压范围。
一般确定在5V～25V为额定工作电压范围。
㈡测量温度特性――确定其工作温度范围⒈按图连接好线路。
选择工作电压为10V，输出电流为I＝V/R4＝V（mV）/1KΩ＝│V│（μA）。
⒉升温测量：在0～100℃的范围内加热，选择0.0 、10.0、20.0……90.0、100.0℃时，分别同时测量输出电流大小。
将数据填入数据表格。
注意：一定要温度稳定时再读输出电流值大小。
由于温度传感器的灵敏度很高，大约为k=1μA／℃，所以，温度的改变量基本等于输出电流的改变量。
《传感器实验指导》热电偶测温实验
《传感器实验指导》热电偶测温实验1.掌握热电偶的工作原理；2.掌握热电偶测温调理电路的工作原理；3.掌握热电偶冷端补偿的原理。
1.分析热电偶传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.热电偶温度测量模块；3.万用表、温度计；4.导线若干。
热电偶（Thermocouple）是根据热电效应测量温度的传感器，是温度测量仪表中常用的测温元件。
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0~+1800℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到0-2300℃如金铁镍铬和钨-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。
热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。
通常分为以下两种热电偶：（1）铠装式热电偶（缆式热电偶），此种热电偶是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。
（2）标准型热电偶，它具有互换性好、统一的分度表、配套的显示仪表。
图：热电偶热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，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（Seebeck effect）。
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，温度较低的一端为自由端，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，不同的热电偶具有不同的分度表。
热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。
(完整word版)传感器课程设计(基于labview的pt100温度测量系统)
目录第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (4)第一节 PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节 TL431简介 (8)第三章软件设计 (9)第一节软件的流程图 (9)第二节部分设计模块 (10)总结 (11)参考文献 (11)第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的.在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。
常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等.近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃，一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要.热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。
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齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩课程名称传感器课程设计指导教师孙凯院（系）电气学院专业班级测控13-2学生姓名吴海旺学号201302051056设计日期2016.3.4课程设计题目热电偶温度变送器课程设计一、主要内容设计一个带冷端补偿的温度变送器。
其中我们用K型热电偶作为感温元件，用100Gu作为冷端的自动补偿电路的元件，使冷端工作在一个易于计算的环境下，用XTR101把传感器的电压信号放大并自动地变换成标准电流信号。
并通过对输出电压的测量实现对温度的测量。
二、基本要求（1）设计测量温度范围-100～500°C的热电偶传感器。
（2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题。
（3）有电路图（protel绘制），选型与有关计算，精度分析等。
（4）采用实验室现成的热电偶进行调试。
（5）完整的实验报告。
三、主要参考资料：赵广林.protel99电路设计与制版.北京：电子工业出版社，2005程德福,王君.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，2007目录一、设计目的 (3)二、课程设计的任务要求 (3)三、课程设计的基本原理 (3)1、热电偶测温原理 (3)2、变送器原理框图 (4)四、课程设计的主要内容 (4)1、热电偶的选择 (5)2、设计构架 (5)3、具体电路的设计 (7)五、课程设计的心得与体会 (12)六、参考文献 (13)七、附图热电偶测温电路 (14)热电偶温度变送器设计一、课程设计的目的1、掌握热电偶的结构、工作原理及正确选择。
2、了解变普通送器的结构及简单应用。
3、通过设计增加对所学知识的灵活掌握和综合应用能力。
二、课程设计的任务要求任务要求：（1）设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器（2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化等问题（3）有电路图（PROTEL绘制），选型与有关计算，精度分析等（4）采用实验室现成的热电偶进行调试三、课程设计的基本原理1、热电偶测温原理：下图为热电偶测温原理图，热电偶的热端与被测物体接线，温度为t。
电偶是一种感温元件，是一种仪表。
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组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,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。
热电偶的冷端放在冰水混合液中，整个回路的电动势由右边的毫伏表读出，以此读数查表即可得热端被测物体的温度。
但测温方法有很多缺点，如冷锻必须为0℃，电路电动势为毫伏级，不易测量等，故设计500℃。
热电偶温度变送器。
该变送器将对冷端进行补偿，并将电动势值放大，其测温范围为-100℃～500℃2、变送器原理框图四、课程设计的主要内容1、热电偶的选择热电偶是工业上广泛使用的温度传感器，它最大的优势就在于温度测量范围极宽，理论上从-270℃的极低温度到2800℃的超高温度都可以测量，并且实际应用中在600℃-2000℃的温度范围内可以进行最精确的温度测量。
在化工、石油、电力、冶炼等行业的自动化控制系统中热电偶发挥着对温度的监控作用。
热电偶主要有以下几种标准化的型号：⑴（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶⑵（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶⑶（B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶⑷（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶⑸（N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶⑹（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶⑺（J型热电偶）铁-铜镍热电偶⑻（T型热电偶）铜-铜镍热电偶本次课程设计选用（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶，此热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。
正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。
其主要特点：（1）K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。
广泛为用户所采用。
（2）K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
2、设计构架（1）设计要求整套系统要求在-100～500℃范围对应输出4mA～20mA的电流型温度变送器。
在实际的工业化需求中，往往需要设计为标准信号的变送器，以便与仪表和后续接口电路兼容。
在输出为模拟信号时，有电压型和电流型两种变送器。
电压型变送器的输出为0～5v，虽然其在信号处理方面具有优势，但抗干扰能力较差，在远距离传输时信号衰减大，而电流型变送器却在这方面独具优势。
因此在工业实践中得以广泛应用。
通常，电流型变送器有输出0～20mA和4～20mA两种。
对于输出0～20mA 的变送器，虽然电路调试及数据处理都比较简单。
但对于输出4～20mA 的变送器，能够在传感器线路不通时，通过是否能检测到正常范围内的电流，判断电路是否出现故障，因此使用更为普遍。
（2）电路功能【1】温度补偿当热电偶测温时，其冷端温度受环境变换影响较大，从而会影响最后测量的电信号。
为了能得到稳定的电信号，以便算出真实的待测温度，需要对热电偶的冷端进行温度偿。
（见图3）【2】信号的放大热电偶测温的原理是基于热电转换效应。
虽然它集放热、转换为一体，能直接实现温度到电压的输出，但输出幅度很微小。
如K型热电偶的灵敏度为0.04mv/℃。
因此，对其信号必须进行放大。
图3补偿电路【3】主要器件A、热电偶作为感温元件，采集温度信号；B、铜电阻作为补偿电阻，补偿热电偶的冷端温度；C、XTR101为小信号处理专用芯片，将输入的微弱信号放大后便于远端传输；D、RL负载电阻，便于电信号的测量。
3、具体电路的设计(1)XTR101信号调理芯片为了得到稳定的4mA~20mA的输出电流，我们选用常用的信号放大芯片XTR101。
XTR101通用型变送器单片模块电路，可把传感器的电压信号自动地变换成标准电流信号。
内含一个高精度的仪表放大器、一个电压/电流变换器和二个相同的1mA精密恒流源基准。
该电路失调电压低，最大为30uV，漂移小，最大为0.75uV/℃，外接元件可适于远程信号传输变换和热电偶、电阻温度计、热敏电阻以及应变计电桥登多种工作状态的变送器电路。
实际应用时，应在输出端外加一个功率管，使工作时的热源外移，以保证其工作稳定性。
传感器的电压信号由3、4脚输入，5、6脚外接电阻Rs可以调节输出满幅度，1、2、14脚外接电位器组成出示调零电路，10、11脚分别输出两个1mA恒流，可以用于传感器供电，8脚接电源正端（也且是环流注入端），7脚通过负载电阻RL接电源负极（也是环流信号输出端），12、8、9可外接功率管。
XTR101两线制变送器的优点是抗干扰能力很强，长期运转导致的压降、电机噪音、继电器、电力拖动装置、电器开关、电流互感器和工作设备电源的频繁切换启动均无影响。
它的工作温度范围为-40℃至80℃。
XTR101芯片电路图如图4所示，R1=1k Ω，R2=52.6Ω，R3=R4=1.25kΩ，Rs为调增益的电阻要点分析【1】增益调节Rs为增益调节电阻，调节Rs可使输入电压Ein在从最小值变到最大值时使输出电流Io从4mA变到20mA。
即△I=16mA的输出电流。
需要注意的是：为使Io不超过20mA，当Rs=∞时，Ein不应超过1V，而当Rs减小时，Ein 也应相应减小。
图4XTR101信号调理芯片【2】输入偏置由于XTR101使用的是单电源，因此在正常工作时，信号输入端应加+5V左右的偏置电压。
该电压可利用2个内部参考电流源或其中之一通过一个电阻产生所需电压。
如图3中的R2。
由于2个输入端都存在直流偏压，这就相当于在放大器的输入端存在一个共模电压，XTR101的技术指标中已经包含了这部分误差。
【3】零点调整XTR101可以把任何范围(小于1v)的电压信号变换为4～20mA的输出电流，它的任务就是在输入电压最小时使输出电流为4mA，即零点调整，也就是使零点能够上下偏移。
可利用图4中的电阻R3和1mA的内部参考电流源在R3上所产生的压降V3来作为偏移电压进行零点调整。
即调节R3，让其在V3=(V3)min时，使：Ein=V4-(V3)min=0。
【4】温度补偿当热电偶测温时，其冷端温度受环境变换影响较大，从而会影响最后测量的电信号。
为了能得到稳定的电信号，以便算出真实的待测温度，需要对热电偶的冷端进行温度补偿。
我们选用铜电阻作为补偿元件，是因为它在常温下具有很好的稳定性。
设热电势为E(t，t0)，若冷端温度t0变化t1后，热电势就变为E(t，t1)，即△E=E(t，t0)-E(t，t1)，铜电阻就是用于对随温度变化的△E 进行自动补偿。
将铜电阻和热电偶的冷端一同置于室内环境温度下，将热电偶放入冰水混合液中。
调节R3使输入电压为0mV，而在其后的各温度点进行测量时，不再调节R3，虽然环境温度会变化，对热电偶有影响，但铜电阻的阻值也会随环境温度的变化而变化，导致其两端的电压改变，这种变化的电压就是用于抵消热电偶受温度变化影响的电势，从而达到补偿目的。
我们选用分度号为100的铜电阻，即在0℃时的电阻为100Ω，在100℃时的电阻为142.80Ω，所以铜电阻的敏感系数为△R/△t=42.8Q/100℃，在温度为t时刻时，铜电阻的阻值Cut=100Ω+(42.8Ω/100℃)t。
各参数的选择计算【1】增益调节电阻齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页）因为设计要求，选择温度范围：-100℃～500℃。
当t=500℃时，Io=20mA，RL选510Ω，所以URL=10.2V，这就需要调节Rs，即调节增益电阻。
当温度为0℃时，热电偶电压E为0mV，灵敏度为：0.053mV/℃。
当温度为-100℃时，Io=4mA，Ein=0mV；当温度为500℃时，Io=20mA，Ein=31.8mV。
根据公式(1-1)：△Io=(40/Rs+0.016/Ω)△Ein又因为△Iomax=20mA-4mA=16mA，△Emax=31.8mV-0mV=31.8mV所以有16mA=(40/Rs+0.016/Ω)31.8mV得Rs=77Ω【2】调零电阻和温度系数补偿电阻将热电偶的热端置于500℃的温度环境中，设此时环境温度为20℃。
由于热电偶的温度系数为0.053mv/℃，若其冷端感应的温度由20℃变化至100℃，则热电偶两端的电压由3.2mV变化至0mV，电压差为3.2mv。
这个差值应由Cut100和R1的并联电阻两端电压自动补偿。
当冷端温度为20℃时，Cut100=100Ω+(42.8Ω/100℃)*20℃=108..56Ω。
当冷端温度为100℃时，Cutl00=100Ω+(42.8Ω/100℃)*100℃=148.8Ω。