热电偶温度传感器设计Word文档下载推荐.docx

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在选择测量电路时，我们从简单，符合测量范围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。

这种型号的电路允许的误差（0.5℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。

能较好的满足测量范围。

热电偶同其它种温度计相比具有如下特点：

a、优点

·

热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便，

结构简单，制造容易，

价格便宜，

惰性小，

准确度高，

测温范围广，

能适应各种测量对象的要求（特定部位或狭小场所），如点温和面温的测量，

适于远距离测量和控制。

b、缺点

测量准确度难以超过0.2℃，

必须有参考端，并且温度要保持恒定。

在高温或长期使用时，因受被测介质影响或气氛腐蚀作用（如氧化、还原）等而发生劣化。

二、设计方案及论证

1、热电偶工作原理:

如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温差时，就会在回路中产生电流，那么两端之间就会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。

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。

温度测量范围和允许误差

热电偶名称

型号

分度号

允差等级

测量范围（℃）

允差

（参考端为0℃）

铂铑30-铂铑6

WRB

（WRR）

B

2级

600～1700

±

0.0025∣t∣

3级

600～800

4℃

800～1700

0.005∣t∣

铂铑10-铂

WRS

（WRP）

S

0～600

1.5℃

600～1600

铂铑13-铂

WRR

（WRQ）

R

镍铬-镍硅

WRK

（WRN）

K

-40～333

2.5℃

333～1200

0.0075∣t∣

镍铬-铜镍

WRE

E

333～900

铜-铜镍

WRT

（WRC）

T

-40～133

1℃

133～350

铁-铜镍

WRJ

（WRF）

J

-40～+333

333～750

镍铬硅-镍硅镁

WRN

（WRM）

N

钨铼3-钨铼25

WRW3

WRe3-WRe25

（W3、D）

200～2000

1.0%∣t∣

钨铼5-钨铼26

WRW5

WRe5-WRe25

（W5、C）

铂热电阻

WZP

Pt100

A

-200～420

（0.15+0.002∣t∣）

（0.30+0.005∣t∣）

铜热电阻

WZC

Cu50

-50～150

（0.30+0.006∣t∣）

由上个表格，我们拟定使用T型。

热响应时间：

在温度出现阶跃变化时，热电偶或热电阻的输出变化至相当于该阶跃变化的50%所需要的时间，称为热响应时间。

用t0.5表示。

公称压力：

一般是指在工作温度下，保护管所能承受的静态外压而不破裂。

实际上，容许工作压力不仅与保护管材料、直径、壁厚有关，而且还与其结构、安装方法、置入深度以及被测介质的流速和种类有关。

置入深度

●热电偶最小置入深度

对陶瓷保护管而言，应不小于保护管直径的10～15倍；

对金属及合金保护管，应大于保护管直径的15～20倍。

热电偶的上限温度绝缘电阻值应不小于下表规定：

上限温度tm（℃）

试验温度t（℃）

电阻值MΩ

100≤tm＜300

t=tm

10

300≤tm＜500

2

500≤tm＜850

0.5

850≤tm＜1000

0.08

1000≤tm＜1300

0.02

tm≥1300

t=1300

2、热电偶温度温度传感器结构图示意：

3热电偶温度传感器工作原理

如上图，T型热电偶传感器在测量温度时，尖端（测量端）的敏感元件把测量对象的温度通过补偿导线传到补偿器（由于热电偶传感器存在基准结点要求保持稳定，但对于工业方面作为基准结点使用时，基准结点的温度保持恒定非常困难，这就需要补偿器来保持节点稳定，这里我们采用的是AD592制作的补偿器，在后面我们会具体介绍）中，补偿器把测得的温度信号转化为电信号，电信号经过铜导线传送到接收端。

它可以直接与显示仪表（如电子电位差计、数字表等）配套使用，也可以与温度变送器配套，传换为标准电流信号。

4热电偶结构

这次我们决定使用铠装式热电偶

热电偶测温导线

用外带绝缘的热电偶丝材焊接而成，是测温产品里结构最为简单的一种，响应速度极快。

.铠装热电偶

铠装热电偶的结构原理是：

由热电偶丝、高纯氧化镁和不锈钢保护管经多次复合一体拉制而成,具有能弯曲、耐高压、耐震动、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，可以直接测量各种生产过程中0～800℃范围内的液体、气体介质以及固体表面的温度。

我们采用的是绝缘式

选择的依据：

温度补偿方法：

前面提到的AD592做冷端补偿，详见后面电路图

三、设计图纸

如图，在T型热电偶传感器的电路图中，电路采用电流输出型温敏传感器AD592测量T型热电偶测试端的温度，与此同时进行冷结点补偿，再由运算放大器A1（OPAMP）将测量的信号进行放大，输出电压U。

灵敏度为10mV/℃，即输出电压与被测温度成比例。

REF01为稳压管，为AD592提供10V的稳定工作电压，RP1用于调节失调电压。

RP2用于增益调节，R4和C1构成截止频率为1.6KHz的低通滤波器

四、设计心得和体会

1、本实验对我们来说最大的难点是正确选择做什么，这大概占了我们所有时间的一半。

我们在决定做什么时，确实做了很大的弯路。

由不知道做什么，到选择了做什么，但做到一段时间做不下去，不得不选择重新选题，从零开始做。

另外就是解决如何用CAD软件画自己想要画的图，及用Protel软件画我们的EDA电路图。

在这个过程中，我们有很多的沮丧和放弃的念头。

2、为了获得思路，正确可行的传感器类型，我们上图书馆、网上查了很多的资料，当我们有了明确的思路时，三人分好工后，我们发现做起来其实真的不是太难。

3、另外，这次课程设计给我最大收获就是：

要解决一个复杂、自己想不通的问题时，查找资料很重要，尤其是去图书馆。

以前很少去图书馆，以为图书馆没什么值得看的书，其实不是，是自己没有方向，没定下来要看什么书，要解决什么问题。

当你明确了要干嘛时，图书馆确实能让不自己获得很多知识

五、主要参考文献

1、传感器与检测技术周润景郝晓霞编著

2、图解触感器及应用电路陈圣林侯成晶主编

3、常用传感器应用电路的设计与实践何希才编著

4、传感器的理论与设计基础及其应用单成祥编著

5、Protel2004电路设计