热电偶测温原理图20110412

热电偶测温控制显示系统

指导书

项目成员: 周海云

刘叶

李勇

项目班级：工业控制091班

项目指导老师：陈勇宏老师

2011年4月28日

目录

第一章：实验的目的及原理

1.1 实验目的 (01)

1.2 实验原理 (01)

1.3 实验计划 (01)

第二章：实验重要元件介绍

2.1 热电偶原理及应用 (02)

2.1.1 热电偶简 (02)

2.1.2 热电偶测温原理 (02)

2.1.3 有关热电偶测温的基本原则 (03)

2.1.4 常用热电偶 (04)

2.2 ICL7107 A/D数模转换器 (04)

2.2.1 ICL7107 的简介 (04)

2.2.2 辨认引脚 (04)

2.2.3 牢记关键点的电压 (05)

2.2.4 注意芯片 (05)

2.2.5 注意接地引脚 (06)

2.3 LM324 运算放大器 (06)

2.3.1 LM324 的简介 (06)

2.3.2 LM324 引脚图 (06)

第三章：热电偶测温系统的调试

3.1 调试的方法 (07)

3.2 注意事项 (07)

3.3 实验数据 (07)

3.3.1 温度上升时的数据 (07)

3.3.2 问的下降时的数据 (08)

实训总结 (09)

附录 (10)

第一章

实验的目的及原理

1.1 实验目的

1）了解热电偶测温的原理、方法及应用，注意事项。

2）了解热电偶测温系统的焊接方法及注意事项。

3）了解热电偶测温系统的调试方法及注意事项。

4）了解一些A/D转换芯片（ICL7107、DH7107GP、ICL7106、DH7106）。

1.2 实验原理

由热电偶热电效应产生的电流经电路处理转变成电压信号，并经过二级放大，放大至正比与温度的电压，送至ICL7107 31#脚，最后由数码管显示热电偶测量到的温度值。

1.3 实验计划

1）了解清楚热电偶测温系统原理图并焊接好实验板

2）检查好板子直至没有问题，做好调试的准备

3）对热电偶测温系统进行调试

4）调试成功后记录好实验数据

5）做好实验任务书及实验总结

第二章

实验重要元件介绍

2.1 热电偶原理及应用

1）热电偶简介

热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件.

它广泛用来测量 -200 ℃ ~1300 ℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800 ℃的高温或 4K 的低温。

它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。

由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。

在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。

2）热电偶测温原理

a.定义:

由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。

b. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。

将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温度不同时，如果 T ＞ T 0 （如上图 12-1热电效应），在回路中就会产生热电动势，在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应。

热电动势记为 EAB ，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。

接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。

c.热电效应

导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由eAB (T) 与 eAB (T0 )两个接触电势，又因为 T ＞ T0 ，在导体 A 和 B 中还各有一个温差电势。所以闭合回路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：

4.闭合回路总热电动势

对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即EAB ( Ｔ, T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理。

在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。

3) 有关热电偶测温的基本原则

由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何均不产生热电动势。

如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关；

如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。

a.均质导体定则 :

b.中间导体定则:

在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要两端的温度相等，该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。

根据这一定则，可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。

在实际测温电路中，必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只要他们的两端温度相同，则不影响总热电动势。

c.参考电极定则 :

两种导体 A, B 分别与参考电极 C( 或称标准电极 ) 组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知， A 和 B 两极配对后的热电动势可用下式求得

由此可见，只要知道两种导体分别与参考电极组成热电偶时的热电动势，就可以依据参考电极定则计算出两导体组成热电偶时的热电动势。从而简化了热电偶的选配工作。

由于铂的物理化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以人们多采用高纯铂作为参考电极。

4) 常用热电偶

适于制作热电偶的材料有300多种，其中广泛应用的有40~50种。国际电工委员会向世界各国推荐 8 种热电偶作为标准化热电偶.

我国标准化热电偶也有 8 种。分别是：铂铑 10- 铂 ( 分度号为 S) 、铂铑13- 铂 (R) 、铂铑 30- 铂铑 6(B) 、镍铬 - 镍硅 (K) 、镍铬-康铜 (E)、铁-康铜(J)、铜-康铜(T)和镍铬硅-镍硅(N)。

2.2 ICL7107 A/D模数转换器