常用热电偶分度表完整.docx
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常用热电偶分度表完整
铂铑10-铂热电偶(S型)分度表(ITS-90)
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第一章绪论
虚拟仪器的技术基础是计算机技术,核心是计算机软件技术。
LabVIEW使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面,提供了许多仪器面板中的控制对象,如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。
所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台,充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。
与传统仪器相比,它的最大特点就是把由仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能,满足多种多样的应用需求。
由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化,任何使用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能和规模,这充分体现了“软件就是仪器”的设计思想。
虚拟仪器最有代表性的图形化编程软件是美国NI公司推出的LabVIEW(laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench即实验室虚拟仪器工作平台)。
LabVIEW使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面,提供了许多仪器面板中的控制对象。
如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。
用户可以通过使用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控制对象。
就是LabVIEW提供了多种强有力的工具箱和函数库,并集成了很多仪器硬件库。
以LabVIEW支持多种操作系统平台,在任何一个平台上开发的LabVIEW应用程序可直接移植到其它平台上。
以LabVIEW为软件平台,通过热电偶冷端补偿的方法进行温度测量。
有效的运用了LabVIEW虚拟仪器技术。
将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成,是得整个测量的重点转向软件的设计,是虚拟仪器技术应用与温度测量领域的一个典型范例。
第二章总体设计方案
2.1实现的功能
本次课程设计要完成一个热电偶虚拟温度表的设计,这个温度表能通过电偶的测量来显示温度的变化。
温度表通过测出电偶两端的电压,在利用温度与电压之间的关系,将它转化成温度,在温度表上显示。
使用不同型号的热电偶J型、K型、E型、N型,观察温度的变化。
2.2总体思路
虚拟仪器测温系统是用虚拟仪器技术改造传统的测温仪,使其具有更强大的功能。
系统框架如图所示,仪器系统通过前端感温装置的传感元件,将被测对象的温度转换为电压或电流等模拟信号,经信号调理电路进行功率放大、滤波等处理后,变换为可被数据采集卡采集的标准电压信号。
在数据采集卡内将模拟信号转换为数字信号,并在数据采集指令下将其送入计算机总线,在PC机内利用已经安装的虚拟仪器软件对采集的数据进行所需的各种处理。
总体流程如图2-1所示:
图2-1温度测量系统原理框
第三章硬件系统设计
3.1温度传感器及调理电路
3.1.1热电偶工作原理
热电偶是由两种金属(或合金)材料构成的温度传感器。
热电偶具有热电效应,当两种金属A和B构成闭合回路、并且在两个结点存在温度差时,就会产生温差热电势。
有公式:
e=EAB(T1)-EAB(T0)=k/q(T1-T0)㏑ρA∕ρB
EAB(T1)、EAB(T0)分别为热端(T1)、参考端(T0)的热电势。
习惯上将参考端称作冷端,此端温度即测温仪表所处环境的温度,k为波耳兹曼常数,q是电子电量,ρA﹑ρB依次为金属A、B中自由电子的密度。
显然,当T1>T0时,热电势e为正;T1 为准确测量温度,可将冷端置于冰水混合物中,使之保持在0℃环境下,但这会给测量带来不便;通常采用负温度系数的热敏元件(如热敏电阻)进行补偿。 而利用集成温度传感器不仅可实现热电偶冷端温度的自动补偿,且补偿效果更好。 图3-1热电偶回路电动势 通过将参考结点保持在已知温度上并测量该电压,便可推断出检测结点的温度。 热电偶的优点是工作温度范围非常宽,而且体积极小。 不过,它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺陷。 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。 所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。 非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 工业测温用的热电偶,其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。 3.2热电偶的选型 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。 所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。 非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 工业测温用的热电偶,其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。 本次实验选用J型,E型,K型,N型电偶。 3.2.1J型电偶 铁-康铜热电偶(分度号为J) J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁,负极为康铜(铜镍合金),具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中,温度范围从-200~800℃,但常用温度只是500℃以下,因为超过这个温度后,铁热电极的氧化速率加快,如采用粗线径的丝材,尚可在高温中使用且有较长的寿命;该热电偶能耐氢气(H2)及一氧化碳(CO)气体腐蚀,但不能在高温(例如500℃)含硫(S)的气氛中使用。 温度与电压之间的关系: T=U*1000/52 3.2.2E型电偶 镍铬-铜镍(康铜)热电偶(分度号为E) E型热电偶是一种较新的产品,它的正极是镍铬合金,负极是铜镍合金(康铜),其最大特点是在常用的热电偶中,其热电势最大,即灵敏度最高;它的应用范围虽不及K型偶广泛,但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下,常常被选用;使用中的限制条件与K型相同,但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。 温度与电压之间的关系: T=U*1000/61 3.2.3K型电偶 镍铬-镍硅(镍铝)热电偶(分度号为K) 该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金,负极为含硅3%的镍硅合金(有些国家的产品
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