第六章习题
1. 简述温度传感器的概念以及种类，分别基于什么原理
2. 解释以下概念：热电效应、珀尔贴效应、汤姆逊效应
3. 热敏电阻的主要参数有哪些？
4. 热电阻传感器主要分为几种类型？它们应用在什么不同场合？
5. 简述晶体管传感器测温原理
6. 集成温度传感器的测温原理
7. 试述热电偶测温的基本原理和基本定理
8. 简述热电偶的冷端温度及其补偿方法
9. 试比较电阻温度计与热电偶温度计的异同点。
10. 使用k型热电偶，基准接点为0℃、测量接点为30℃和900℃时，
温差电动势分别为1.203mV和37.326mV。当基准接点为30℃，测温接点为900℃时的温差电动势为多少？
0℃时的电阻为100?的铂金热电阻。300℃时的阻值按下面两种方法计算，其结果之差换算成温度差是多少？
电阻用温度的一次方程表示，RT=R0（1+At+Bt2）式中B=0，A=0.003851℃-1。（此时100℃时的电阻值为138.51?）电阻值与温度为二次函数关系。用一次方程近似时，温度误差为多少？11．某热敏电阻0℃时电阻为30k?,若用来测量100℃物体的温度，其电阻为多少？设热敏电阻的系数B为3450K。
12.用镍铬一镍硅热电偶测炉温。当冷端温度T0＝30℃时，测得热电势为E(T, T0)＝39.17mV，则实际炉温是多少度?
第六章习题答案
1.温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。
两类：
（1）热电偶是将温度变化转换为电势变化
（2）热电阻是将温度变化转换为电阻值的变化。
2 1823年塞贝克(Seebeck)发现．在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，
回路中就要产生热电势，称为塞贝克电势。这个物理现象称为热电效应。
将同温度的两种不同的金属互相接触，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触处会发生自由电子的扩散现象，自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电, B得到电子带负电, 直至在接点处建立了强度充分的电杨，能够阻止电子扩散达到平衡为止。两种不同金属的接点处产生的电动势称为电势，又称接触电势。此效应称为珀尔帖效应。
假设在一匀质棒状导体的一端加热，则沿此棒状导体有温度梯度导体内自由电子将从温度高的一端向温度低的一端扩散，并在温度较低一端积累起来，使棒内建立起一电场。当这电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散作用即停止。电场产生的电势称为汤姆逊电势或温差电势。
3. (1)标称电阻值RH，即环境温度(25 ±0.2℃)时测得的电阻值，又称冷电阻；
(2)电阻温度系数α,即热敏电阻的温度变化1℃时电阻值的变化率，通常指温度为20℃时的温度系数，
单位为％℃；
(3)耗散系数H，指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1℃时所耗散的功率单位为W℃-1
(4)热容量C，热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的热量单位为J℃-1；
(5)能量灵敏度G，使热敏电阻的阻值变化1％所需耗散的功率，单位为w，能量灵敏度G与耗散系
数灯、电阻温度系数α之间的关系为 :G＝(H/α)100
(6)时间常数r，亦即为热容量C与耗散系数H之比
4. 热电阻传感器分为以下几种类型：
①铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。
②铜电阻传感器：价钱较铂金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。
③铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属的电阻温度系数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高的电阻温度计，其缺点是容易氧化，化学稳定性差，不易提纯，复制性差，而且电阻值。与温度的线性关系差。目前应用不多
7. 热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的"热电效应"。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
热电偶三定律：
a 中间导体定律：热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。
b 中间温度定律：任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为T 时的热电势等于该热电偶热端为T 冷端为Tn时的热电势与同一热电偶热端为Tn，冷端为T0时热电势的代数和。
应用：对热电偶冷端不为0度时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。
c参考电极定律：如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0）时分别为EAC（T，T0）和EBC（T，T0），那么受相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为
EAB（T，T0）= EAC（T，T0）- EBC（T，T0）
实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定
8. 热电偶热电势的大小与热电极材料及两接点的温度有关。只有在热电极材料一定，其冷端温度T0保持不变的情况下，其热电势么EAB(T,T0)才是其工作端温度7’的单值函数。热电偶的分度表是在热电偶冷端温度等于0℃的条件下测得的，所以使用时，只有满 足T0=o℃的条件，才能直接应用分度表或分度曲线。
在工程测温中，冷端温度常随环境温度的变化而变化，将引入误差，所以要采取以下的修正或补偿措施。
补偿措施：冷端温度修正法
冷端温度自动补偿法
延引热电极法
9．答：
电阻温度计利用电阻随温度变化的特性来测量温度。热电偶温度计是根据热电效应原理设计而成的。前者将温度转换为电阻值的大小，后者将温度转换为电势大小。
相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感器材料特性有关。
10.答：
（1）RT=100（1+0.003851*t），以t=300℃代入，得RT=215.53Ω。
（2）RT=R0（1+At+Bt2）式中以t=300℃代入，得RT=212.05Ω。
（3）同（2），算得t=310℃时电阻值为215.61Ω，
即温度上升10℃电阻增加3.56Ω。
因此，由（215.53-212.05）/0.356=9.8算得误差为9.8℃。
11．答：
式中以R0=3*104，B=3450，T=373.15和T0=273.15代入得RT=1.017kΩ。
12.答：由T0 ＝30℃查分度表得E(30，0)＝1.2mV
则 E(T, 0)＝E(T，30)十E(30，0)
＝39.17十1. 2＝40.37(mV)
再用40.37mv查分度表得977℃，即实际炉温为977℃．
若直接用测得的热电势39.17mv查分度表则其值为946℃，产生一31℃的测量误差。
基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14
一、霍尼韦尔 公司简介： 霍尼韦尔是《财富》百强公司，总部位于美国。致力于发明制造先进技术以应对全球宏观趋势下的严苛挑战，例如生命安全、安防和能源。公司在全球范围内拥有大约130,000 名员工，其中包括19,000 多名工程师和科学家。 霍尼韦尔在华的历史可以追溯到1935年。当时，霍尼韦尔在上海开设了第一个经销机构。1973年美国总统尼克松访华时，应中国政府之邀从十大领域推荐精英企业来华推动两国双向交流，并促进中国的现代化建设。其中炼油石化领域唯一被选中推荐给中国政府的美国环球油品公司，正是霍尼韦尔旗下的子公司。80年代的改革开放成为了霍尼韦尔融入中国经济发展的又一个新起点，作为首批在北京设立代表处的跨国企业，霍尼韦尔在彼时开始了一系列的高品质投资。目前，霍尼韦尔四大业务集团均已落户中国，旗下所辖的所有业务部门的亚太总部也都已迁至中国，并在中国的20多个城市设有多家分公司和合资企业。目前，霍尼韦尔在中国的投资总额超10亿美金，员工人数超过12,000名。 主要产品及服务： 家具与消费品——环境自控解决方案及产品 航空与航天——航空航天UOP中国传感与控制 生命安全与安防——霍尼韦尔安全产品安防气体探测技术 建筑、施工与维护——环境自控解决方案及产品安防英诺威发泡剂极冷致制冷剂 传感与控制——扫描与移动生产力扫描与移动技术 工业过程控制——无线自动化解决方案环境自控解决方案及产品传感与控制气体探测技术 能效与公共事业——环境自控解决方案及产品无线自动化解决方案传感与控制 汽车与运输——极冷致制冷剂传感与控制 石油、天然气、炼油、石油化工与生物燃料——环境自控解决方案及产品UOP中国无线自动化解决方案传感与控制气体探测技术安防 医疗保健——扫描与移动技术阿克拉薄膜传感与控制Burdick & Jackson 溶剂和试剂 化学品、特殊材料与化肥——Burdick & Jackson 溶剂和试剂阿克拉薄膜尼龙6树脂UOP中国极冷致制冷剂OS有机硅密封胶添加剂 制造——环境自控解决方案及产品尼龙6树脂A-C高性能添加剂传感与控制 无线自动化解决方案
温度传感器的历史发展与研究现状 摘要：本文通过查阅各类文献并进行分析总结，简述了温度传感器的意义和作用，介绍了温度传感器的发展历史，列举并分析了常用温度传感器的类型，对比了国外温度传感器设计和研究领域的现状与发展，着重阐述了国外先进的CMOS模拟集成温度传感器的主要原理。最后，文章对温度传感器的未来发展方向做出了说明。 关键词：温度传感器，IC温度传感器，CMOS集成温度传感器 一、背景介绍 1.1绪言 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。为适应这种情况，就需要传感器。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。[1]传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。它是实现自动测量和自动控制的首要环节。[2]温度是反映物体冷热状态的物理参数，它与人类生活环境有着密切关系。早在2000多年前，人类就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度传感器检测温度。[3]在人类社会中，无论工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。 [4]在工业生产自动化流程中，温度测量点一般要占全部测量点的一半左右。[5]因此，人类离不开温度传感器。传感器技术因而成为许多应用技术的基础环节，成为当今世界发达国家普
遍重视并大力发展的高新技术之一，它与通信技术、计算机技术共同构成了现代信息产业的三大支柱。[6] 1.2温度传感器的发展历史和主要分类 人们研究温度测量的历史已经相当的久远了。公元1600年，伽利略研制出气体温度计。 [7]一百年后，酒精温度计[8]和水银温度计[9]问世。到了1821年，德国物理学家赛贝发明了热电偶传感器[10]，人类真正的第一次把温度变成了电信号。此后，随着技术的发展，人们研制出了各种温度传感器。本世纪，在半导体技术的支持下，相继诞生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。[11]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。[12] 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。[13] 热电偶传感器有自己的优点和缺陷。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。然而热电偶传感器的灵敏度比较低，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。[14] IC温度传感器即数字集成温度传感器，其外形非常得小，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。尤其是CMOS工艺实现的智能温度传感芯片具有低成本、低功耗、与标准数字工艺兼容以及芯片面积小等优点，已经取代了双极型工艺。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型，最主要的特点之一是将温度传感模块和信号的处理电路同时集成在一个芯片上。[15]
STM32F103 内部温度传感器用串口传递到PC上显示 程序如下： #include "stm32f10x.h" #include "stm32_eval.h" #include "stm32f10x_conf.h" #include
USART_https://www.doczj.com/doc/d43188306.html,ART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_https://www.doczj.com/doc/d43188306.html,ART_Parity = USART_Parity_No; USART_https://www.doczj.com/doc/d43188306.html,ART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_https://www.doczj.com/doc/d43188306.html,ART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; STM_EV AL_COMInit(COM1, &USART_InitStructure); /* Enable DMA1 clock */ RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel1); //开启DMA1的第一通道DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DR_ADDRESS; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)&ADCConve rtedValue; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA的转换模式为SRC模式，由外设搬移到内存 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //DMA缓存大小，1个DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //接收一次数据后，设备地址禁止后移DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //关闭接收一次数据后，目标内存地址后移 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //定义外设数据宽度为16位
数字温度传感器测温显示系统说明书 学院：机械与电子控制工程学院 班级：0907班 组长：段晗晗 组员：兰天宝、侯晨、李楠楠、王珂、赵亮 时间：2011-7-1
目录 任务书------------------------------------------------------------------------------3 摘要---------------------------------------------------------------------------------4 正文---------------------------------------------------------------------------------4 总体设计方案 第1章主控制器 1.1AT89C51 特点及特性--------------------------------------------------------4 1.2管脚功能说明-----------------------------------------------------------------5 1.3振荡器特性--------------------------------------------------------------------7 1.4芯片擦除-----------------------------------------------------------------------7 第2章温度采集部分设计 2.1.DS18B20 技术性能描述----------------------------------------------------7 2.2.DS18B20 管脚排列及内部结构-------------------------------------------8 2.3.DS18B20 工作原理----------------------------------------------------------8
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，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。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势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。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。
温度监控的I/O解决方案 选择和采购温度传感器 监测温度和采集数据的传感器种类繁多。从单一房间的温度监测到复杂的批次过程控制应用都依赖精准的温度获取。电阻温度计（RTD），热电偶，积体电路温度计（ICTD）,热敏电阻，红外线传感器是用于以上目的的主要传感器类型。 RTD决定于材料电阻和温度的关系，它读数精确（一般小数点后2-3位），具有多种封装形式。他们一般由镍，铜及其他金属制造，但是较早前，RTD是由铂制造的，很大程度上因为铂的电阻在较宽的温度区间里与温度成线性关系。但是由于铂价格昂贵且当温度超过660°C时不能适用,因为在这范围以外铂的惰性会失效导致读数不准。RTD需要一个小功率激励源才能进行操作，且RTD应用性很强，在较大范围内它侦测温度非常准确漂移很小。 热电偶是由双金属导体制备，受热时产生的电压与温度成比例.同RTD一样，热电偶常用于工业设置里。其种类丰富（B,J,K,R,T等），提供不同的温度敏感范围。热电偶读数没有RTD那么精确，有时可能高达一度之差。热电偶和RTD一样本身及其脆弱，使用时它通常附有一根耐用探针。一般热电偶价格不贵，但若装了特殊外壳或装置，其价格将大大上升。因为热电偶种类繁多测温范围很大，最高可达1800°C，能用在高温条件下（但值得注意的是，高温使用一般需要特殊外壳、包装或绝热材料）。 ICTD是常见的通用温度传感器，其价格不贵，类似2线晶体管装置，工作电压在5-30V之间，由此产生的电流与温度成线性比例。也和RTD一样，ICTD低噪音，但比RTD更易使用，因为其无需电阻测量电路。ICTD的特点在于其简易，工业应用偏少，在-50~100°C范围内温度测量较准确，例如在HVAC，制冷机和室内温度监控等应用上。 热敏电阻工作原理是由电阻调节获得不同温度。这样看来热敏电阻和RTD的工作原理类似，差别在于前者使用2线互连，对温度更加敏感，但是一定程度上读数不准。除此，电热调节器所用材料通常是陶瓷或聚合物（而RTD使用纯金属），这样使其具有价格上的优势。热敏电阻适应于大容量的温度监测，范围在-40~200°C，并且允许一定量的漂移的场合。 红外传感器代表了温度监测设备中最新前沿的仪器。红外辐射通过监测物体的电磁辐射（也叫做热摄影或高温测量）来对其进行远程温度测定，红外监测对快速移动的物体或难以测得高温易变化的环境有很好的效果红外广泛应用在制造流程中，如对金属、玻璃、水泥、陶瓷半导体、塑料、纸品、织物及涂层的温度。 重要提示：在决定使用哪种测温器件时，需着重考虑的是价格、温度测量所需达到的精度、设备对环境的适用性以及布线。例如：对ICTD来说，一般双绞电缆，最简单的布线方案就能使它正常工作，几千米的布线也不会造成信号损失。；而相比较RTD，则需要3或4线制。对于RTD，线的规格也同样重要。直径必须相配，接合无误，即使在最佳的条件下，也易受噪音的影响，尤其在线过长的情况下。热电偶的应用通常都有严格的布线要求。每种热电偶有其匹配的线，和它的材料组成相搭配。这种专业线价格昂贵，所以在热电偶应用时，以短程布线为多。 Opto 22 的解决方案 SNAP输入模块 Opto 22的特点在于能为所有类型温度监测设备－－-RTD，热电偶，ICTD，热敏电阻，红外监测提供解决方案。方案包括一套完整的多通道模拟输入模块，能与以上设备连接用于远程监控和数据采集。 更值得注意的是，Opto 22的I/O模块有多种构造，从双通道到八通道一应俱全。八通道的模块是需要多通道温度采集的最佳经济选择。应用包括水处理、制冷系统、杀菌、巴氏消毒及焊接等。 Opto 22的SNAP AICTD-8模块是特别为能源管理相关应用而设计的，能从标准ICTD中获得八通道模
温度传感器的发展现状、原理及应用 摘要： 近年来，中国工业现代化进程和电子信息产业的持续快速发展，推动了传感器市场的快速崛起。温度传感器是一类重要的传感器，占传感器总需求量的40%以上。温度传感器是一种半导体器件，利用NTC电阻随温度变化的特点，将非电物理量转化为电量，从而实现精确的温度测量和自动控制。温度传感器广泛应用于温度测量和控制、温度补偿、流量和风速测量、液位指示、温度测量、紫外和红外测量、微波功率测量等领域，广泛应用于彩电领域。电脑彩色显示，开关电源，热水器，冰箱，厨房设备，空调，汽车等领域。近年来，汽车电子和消费电子行业的快速增长推动了中国对温度传感器需求的快速增长。 关键词：温度传感器；发展现状；应用
目录 一、温度传感器的发展现状 (3) 二、温度传感器的原理 (3) （一）热电偶温度传感器原理 (4) （二）金属热电阻温度传感器原理 (4) （三）集成温度传感器原理 (4) 三、温度传感器的应用 (4) （一）在汽车中的应用 (5) （二）在家用电器中的应用 (5) （三）生物医学中的应用 (6) （四）工业中的应用 (6) （五）太空中的应用 (6) 四、结论 (6) 参考文献 (8)
一、温度传感器的发展现状 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[1]。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。温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般产用各式各样形态的温度传感器。 表1.1当前市面上温度传感器分类统计表[2] 分类特征传感器名称 测量范围 超高温用1500℃以上光学高温计、辐射传感器 中高温用1000℃ -1500℃ 光学高温计、辐射传感器、热电偶 中温用500℃-1000℃光学高温计、辐射传感器、热电 低温用-250℃-0℃晶体管、热敏电阻、压力式玻璃温度计极低温用-270℃ --250℃ BaSrTi03陶瓷 现如今，在集成数字智能温度传感器领域，国内相关的设计和研究尚处于交 际处的阶段。目前市场上流行的同类温度传感器诸如DS18B20，AD7416，AD7417，AD7418，AD590等F，大国都是出自国外一些比较大的公司。就目前来说，国内的很多公司往往温度传感器产品比较少，并且已申请到的相关专利也非常少，处理厦门大学等高校申请专利外，还有香港应用科技研究院、苏州纳芯微电子、背景中电华大电子设计、上海贝岭等少数研究机构或企业的专利，虽然其专利名称比较大，但是技术涉及点并不全面。因此，在集成数字温度传感器方面，我国尚有较大的发展空间。
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。
一、温度传感器热电阻的应用原理 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．温度传感器热电阻测温原理及材料 温度传感器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。温度传感器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，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。 2．温度传感器热电阻的结构
（1）精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器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。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见本篇第三章第一节. （2）铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器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，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。 与普通型温度传感器热电阻相比，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）端面温度传感器热电阻端面温度传感器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，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，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）隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器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。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3．温度传感器热电阻测温系统的组成 温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点： ①温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致
。 目录 摘要 (1) 1单片机简介 (1) 2基于单片机和温度传感器设计数字温度计的发展现状 (1) 3基于单片机的温度传感器设计数字温度计的技术现状 (2) 4选择的意义 (3) 第一部分 单片机的温度计设计制作准备 | 1电路介绍 (4) 2制作所需电子元件及其功能介绍 (4) 3制作焊接要求及注意事项 (5) 4安装完成调试说明及其使用说明 (7) 第二部分 单片机的温度计设计各个部分工作及其相关性能介绍 1 温度计的总体设计 (8) 总体论述 (8) 、 设计思路 (9) 2 硬件说明 (10) 测量输入模块 (10) 传感器选择 (10) DS18B20的介绍 (11) 键盘输入模块 (12) 显示模块 (13) 报警模块 (13) # 低功耗设计 (16) 设计思
路 (16) 20C51的低功耗措施 (17) 3软件和功能说明 (18) 数据的读取 (19) DS18B20的软件设计 (19) 第三部分 设计制作心得体会 (21) … 参考文献 (22) 附表 附表1---电路图 附表2---单片机控制程序 摘要 单片机简介 ， 单片机全称为单片微型计算机。单片机发展始于70年代，经过30多年的发展，由于其具有高集成度、低功耗、工作电压范围宽、价格便宜、使用方便等诸多优点而在广泛使用。到目前为止将单片机发展阶段分为三个阶段，分别为初级阶段、高性能阶段、以及高位单片机的推出。通常单片机内部含有中央处理部件（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、Flash ROM）、定时器、计数器和各种输入输出接口等。目前8位单片机是目前品种最丰富、应用最广泛的单片机。今天我所使用的就其中比较典型的一种8位单片机AT89C51。
AD590温度传感器简介 AD590就是一种集成温度传感器(类似的芯片还有LM35等),其实质就是一种半导体集成电路。它利用晶体管的b-e结压降的不饱与值VRE与热力学温度T与通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测。 式中,k就是波耳兹曼常数;q就是电子电荷绝对值。 集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便,得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出与电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K(温度变化热力学温度1度输出变化10mV),温度0K时输出0,温度25℃时输出2、9815V。电流输出型的灵敏度一般为1μA/K,25℃时输出298、15μA。 AD590就是美国模拟器件公司生产的单片集成两端温度传感器。它主要特性如下: 1) 流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度(开尔文)度数,即 式中,IT为流过器件(AD590)的电流,单位为μA;T为温度,单位为K。 2) AD590的测量范围为-55~+150℃。 3) AD590的电源电压范围为4~30V。电源电压从4~6V变化,电流IT 变化1μA,相当温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压与20V 的反向电压。因而器件反接也不会损坏。
4) 输出电阻为710MΩ。 5) AD590在出厂前已经校准,精度高。AD590共有I、J、K、L、M 五挡。其中M档精度最高,在-55~+150℃范围内,非线性误差为±0.3℃。I档误差较大,误差为±10℃,应用时应校正。 由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好,因此常用于测量与热电偶的冷端补偿。
NTC热敏电阻温度传感器 Q/HKT01-2001 1.范围 本标准规定了NTC热敏电阻温度传感器的分类，技术要求，试验方法，检验规则及标志，包裹，运输与贮存。 2.引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用成为标准的条文。在本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订。使用标准的各方应探讨，使用下列标准的最新标准的可能性。 GB/T2423.1-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验A：低温试验方法；GB/T2423.2-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验B：高温试验方法；GB/T2423.3-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验Ca：恒定湿热试验方法； GB/T2423.8-1995 电工电子产品环境.第二部分，试验方法，试验Ed：自由落体；GB/T2423.10-1995 电工电子产品基本环境，第二部分，试验方法：试验Fc和导则，振动（正弦）； GB/T2423.17-1993电工电子产品基本环境及试验规程，试验Ka：盐雾试验方法；GB/T2423.22-1987电工电子产品基本环境及试验规程，试验N：温度变化试验方法； GB/T2423.29-1982电工电子产品基本环境及试验规程，第二部分，试验I：引出端及整体安装件强度； GB/6663-1986直热式负温度系数热敏电阻器总规范； GB/6664-1986直热式负温度系数热敏电阻器空白详细规范，评定水平； GB/2828-1987逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）； GB/2819-1987周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）。 3.型号及含义 K □□□□□□□□□□ ①②③④⑤⑥⑦ ①公司标志； ②NTC热敏电阻类型： C:片式工作温度：-30℃~ +90℃； H:玻封二极管型工作温度： -30℃~ +200℃；
电子系统综合设计报告姓名： 学号： 专业： 日期：2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系
摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1．1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管（共阴） (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17)
1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为:若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 1．1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器，测温范围 -20℃ --100℃； 2.系统可设定温度值； 3.设定温度值与测量温度值可实时显示； 4.控温精度：±0.5℃。
热电阻温度传感器总规范SJ 20722-1998 中华人民共和国电子行业军用标准 热电阻温度传感器总规范SJ 20722-1998 General specification for temperature transducers for thermal resistance 1范围 1.1主题内容 本规范规定了军用温度传感器的通用要求、质量保证规定、试验方法和包装、贮存、运输要求。 1.2适用范围 本规范适用于热电阻温度传感器（以下简称传感器），其它温度传感器亦可参照采用。 1.3分类 按金属热电阻的种类划分如下： a．铂电阻； b．铜电阻； c．镍电阻； d．合金电阻； e．其它。 2引用文件 GB 191一90 包装储运图示标志 GB 7665—87传感器通用术语 GB 7666—87传感器命名方法及代号 GJB 145A一93封存包装通则 GJB 150.1—86军用设备环境试验方法总则 GJB 150.3—86军用设备环境试验方法高温试验 GJB 150.4—86军用设备环境试验方法低温试验 GJB 150.5—86军用设备环境试验方法温度冲击试验 GJB 150.9- 86军用设备环境试验方法湿热试验 GJB 150.10-86军用设备环境试验方法霉菌试验 GJB 150.11—86军用设备环境试验方法盐雾试验 GJB 150.16—86军用设备环境试验方法振动试验
GJB 150.18—86军用设备环境试验方法冲击试验 GJB 150.20—86军用设备环境试验方法飞机炮振试验 GJB 179A—96计数抽样检查程序及表 GJB 2712—96测量设备的质量保证要求计量确认体系 JJG 1007—87温度计量名词术语 3要求 3.1详细规范 传感器的个性要求应符合本规范和相应详细规范的规定。如果本规范的要求和详细规范的要求相抵触，应以详细规范为准。 3.2合格鉴定 按本规范提交的传感器应是经鉴定合格或定婆}批准的产品。 3.3材料 应使用能使传感器满足本规范性能要求的材料，并在详细规范中规定要求。 3.3.1金属 传感器所用的金属材料应能耐腐蚀。 3.3.2非金属 各种非金属材料在本规范规定的环境条件下使用时，不应危害人员的健康。 3.4设计和结构 传感器的设计、结构和物理尺寸应符合规定(见3.1)。 3.5测温范围 传感器的测温范围应符合规定(见3.1)。 3.6允差（或准确度） 当按4.6.2规定进行试验时，传感器的允差（或准确度）应符合规定（见3.1）。 3.7绝缘电组 当按4.6.3规定进行试验时，传感器在正常环境条件下，各引出端与壳体或保护装置之间的绝缘电阻应不小于20MΩ(1OOV DC)。 3.8热响应时间（适用时） 当按4.6.4规定进行试验时，传感器的热响应时间应符合规定（见3.1）。 3.9自热（适用时） 当按4.6.5规定进行试验时，传感器产生不超过0.30℃自热温升的最大耗散功率值应符合规定(见3.1)。 3.10高温 当按4.6.6规定进行试验后，传感器的外观应无可见损伤，传感器允差（或准确度）应符合规定(见3.1)。3.11低温
基于单片机的温度传感器课程设计报告 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中温度传感器就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的温度传感器与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机STC89S52，测温传感器使用DS18B20，用LCD实现温度显示,能准确达到以上要求。 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度传感器。 关键词：单片机，数字控制，温度传感器 1. 温度传感器设计内容 1.1传感器三个发展阶段 一是模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。 三是智能温度传感器。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器
简谈温度传感器及研究进展 摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。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，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器 中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。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。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。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，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。