自动化专业课程设计-热电阻PT100测温电路设计
吉林建工学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计 目 录
第一章 前言 ........................................................ 11.1温度传感器的定义............................................. 1 1.2 温度传感器的组成 ............................................ 1 1.3温度传感器的原理............................................. 2 1.4温度传感器的作用............................................. 2 1.5温度传感器的分类............................................. 3
第二章 部分原件及电路介绍 .......................................... 5
2.1 热电阻 ...................................................... 5 2.1.1 热电阻的组成结构....................................... 5 2.1.2 工作原理............................................... 5 2.1.3 信号接线............................................... 5 热电阻Pt100介绍 ............................................ 6 2.2 实验数据及参数 ............................................ 10 第三章
3.1温度测量.................................................... 10
3.1.1 温度与温标.......................................... 10
.................................. 10 3.1.2 温度测量的主要方法 3.2 热电阻Pt100测温电路调试体会 ............................... 11 致谢 .............................................................. 14
参考文献 .......................................................... 15
吉林建工学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计 第一章 前言
1.1温度传感器的定义
温度传感器下的定义是:“能感受规定的被测量(温度)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”。 温度传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
1.2 温度传感器的组成
温度传感器由敏感元件和转换元件组成。但是由于温度传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
其中，敏感元件是指能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件，是传感器中能直接感受被测量的部分。转换元件是指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换可以安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。因此，信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器的组成部分。
常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，它们分别与相应的传感器相配合。
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吉林建工学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计 1.3温度传感器的原理
温度传感器工作原理的分类物理传感器应用的是温度效应，。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。温度化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为“热电偶”。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1?时，输出电位
差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5,40微伏,?之间。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。
1.4温度传感器的作用
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这
的延长，又称之为电五种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官
官。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到纳米的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到毫秒的瞬间反应。
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吉林建工学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计 此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都
十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。
1.5温度传感器的分类
温度传感器是各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。
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。在一定的测温范围内，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、蒸汽压温度计、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电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结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。
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