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1、溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)外，還便于遠(yuǎn)傳或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來測(cè)量流體的溫度、測(cè)量固體以及固體壁面的溫度。微型能用來測(cè)量流體的溫度、測(cè)量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。第一節(jié)第一節(jié) 熱電偶傳感器熱電偶傳感器熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理熱電偶回路的性質(zhì)熱電偶回路

2、的性質(zhì)熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)冷端處理及補(bǔ)償冷端處理及補(bǔ)償熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn)熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn)第十章第十章 熱電式傳感器熱電式傳感器兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱熱電效應(yīng)電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。熱電偶原理圖TT0AB 一、熱電偶的工作原理回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。熱端冷端1. 接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)原理圖+ABTeAB

3、(T)-BAABNNekTTeln)(eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T 時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)；e單位電荷， e =1.610-19C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ；NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時(shí)的電子密度。接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。AeA(T,To)ToTeA(T，T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；T，T0高低端的絕對(duì)溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在0時(shí)，銅的 =2V/。2. 溫差電勢(shì)dTTTeTTAA0),(0溫差電勢(shì)原理圖由導(dǎo)體材

4、料A、B組成的閉合回路，其接點(diǎn)溫度分別為T、T0,如果TT0，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)：BTATNNekTln00ln0BTATNNekTdTTTBA0)(T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)eB(T,T0)AB3. 回路總電勢(shì)),(),()()(),(0000TTeTTeTeTeTTEBAABABABNAT、NAT0導(dǎo)體A在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度； NBT、NBT0導(dǎo)體B在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度；A 、 B導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)。根據(jù)電磁場(chǎng)理論得結(jié)論(4點(diǎn))：EAB(T,T0)=EAB(T )-EAB(T0 )=f(T )-C=g(T )由

5、于NA、NB是溫度的單值函數(shù)dTNNekTTETTBAAB0ln),(0在工程應(yīng)用中，常用實(shí)驗(yàn)的方法得出溫度與熱電勢(shì)的關(guān)系并做成表格，以供備查。由公式可得：EAB(T, T0)= EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T)-EAB(0)-EAB(T)-EAB(T0) = EAB(T，0)-EAB(T0，0) 熱電偶的熱電勢(shì)，等于兩端溫度分別為熱電偶的熱電勢(shì)，等于兩端溫度分別為T 和和零度以及零度以及T0和零度的熱電勢(shì)之差。和零度的熱電勢(shì)之差。導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使端的溫度有關(guān)。如果使E EABAB( (T T0

6、0)=)=常數(shù)，則回路熱常數(shù)，則回路熱電勢(shì)電勢(shì)E EABAB( (T T，T T0 0) )就只與溫度就只與溫度T T有關(guān)，而且是有關(guān)，而且是T T的單的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0

7、。對(duì)于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，接點(diǎn)溫度分別為T1、T2 、 、Tn ，冷端溫度為零度的熱電勢(shì)。其熱電勢(shì)為 E= EAB（T1）+ EBC（T2）+ENA（Tn） 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì))；反之，如果有電流流動(dòng)，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。 二、熱電偶回路的性質(zhì)1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律 E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）= 0三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路TABCTT2. 中間導(dǎo)體定律一個(gè)由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點(diǎn)溫度相同，則此回路各接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)的

8、代數(shù)和為零。如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則兩點(diǎn)結(jié)論： l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點(diǎn)2與C、A的接點(diǎn)3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢(shì)不變，即同理，圖b中C、A接點(diǎn)2與C、B的接點(diǎn)3，同處于溫度T0之中，此回路的電勢(shì)也為：T2T1AaBC23EABaAT023ABEABT1T2 CT0EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2）(a)(b)T0T0EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）第三種材料接入熱電偶回路圖ET0T0TET0T1T1T電位計(jì)接入 熱電偶回路根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位計(jì)E，

9、只要保證電位計(jì)與連接熱電偶處的接點(diǎn)溫度相等，就不會(huì)影響回路中原來的熱電勢(shì)，接入的方式見下圖所示。 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB2）如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢(shì)是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們相互間熱電勢(shì)的關(guān)系為：3. 中間溫度定律 如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點(diǎn)溫度分別為T1、T2(如圖所示)時(shí),則其熱電勢(shì)為EAB(T1, T2)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T2、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB(T2, T3)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為T1、T3時(shí)，其熱電勢(shì)為EAB

10、(T1, T3)，則BBA T2 T1 T3 AAB EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3）EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3） ABT1T2T2ABT0T0熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖E對(duì)于冷端溫度不是零度時(shí)，熱電偶如何分度表的問題提供了依據(jù)。如當(dāng)T2=0時(shí)，則：只要T1、T0不變，接入AB后不管接點(diǎn)溫度T2如何變化，都不影響總熱電勢(shì)。這便是引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。EAB=EAB(T1)EAB(T0)說明：當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B同樣熱電特性的材料

11、A、B(如圖)即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，當(dāng)EAA(T2)=EBB(T2)，則回路總電動(dòng)勢(shì)為熱電偶材料應(yīng)滿足：l 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時(shí)間改變；l 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測(cè)量時(shí)不被腐蝕；l 熱電勢(shì)高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)??；l 便于制造；l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 1鉑鉑銠熱電偶(S型) 分度號(hào)LB3工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。負(fù)極：鉑絲。測(cè)量溫度：長期：1300、短期：1600。特點(diǎn)：n 材料性能穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實(shí)驗(yàn)室或校驗(yàn)其它熱電偶。

12、n 測(cè)量溫度較高，一般用來測(cè)量1000以上高溫。n 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護(hù)套管。n 材料屬貴金屬，成本較高。n 熱電勢(shì)較弱。 （一）熱電偶常用材料（一）熱電偶常用材料 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號(hào)EU2工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可細(xì)些。正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。負(fù)極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷冶煉而成)。測(cè)量溫度：長期1000，短期1300。特點(diǎn)：u 價(jià)格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。u 高溫下抗氧化能力強(qiáng)，在還原性氣體和含有SO2

13、， H2S等氣體中易被侵蝕。u 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢(shì)大，但精度不如WRLB。 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號(hào)為EA2工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：鎳鉻合金負(fù)極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。測(cè)量溫度：長期600，短期800。特點(diǎn)：l 價(jià)格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。l 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢(shì)最大。l 氣體硫化物對(duì)熱電偶有腐蝕作用?？笺~易氧化變 質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號(hào)為LL2正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。負(fù)極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。測(cè)量溫度：長期可到1600，短期可達(dá)1800。特點(diǎn)：

14、l 材料性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高。l 還原性氣體中易被侵蝕。l 低溫?zé)犭妱?shì)極小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。l 成本高。 幾種持殊用途的熱電偶（1 1）銥和銥合金熱電偶）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測(cè)量高達(dá)2100的高溫。（2 2）鎢錸熱電偶）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。（3 3）金鐵）金鐵鎳鉻熱電偶鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測(cè)量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。（4 4）鈀）鈀鉑銥鉑銥1515熱電偶熱電

15、偶 是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時(shí)的熱電勢(shì)為47.255mV，比鉑鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢(shì)高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。 （6 6）銅）銅康銅熱電偶，分度號(hào)康銅熱電偶，分度號(hào)MKMK 熱電偶的熱電勢(shì)略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于20K473K的低溫實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中。 （5 5）鐵）鐵康銅熱電偶，分度號(hào)康銅熱電偶，分度號(hào)TKTK 靈敏度高，約為53V/，線性度好，價(jià)格便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗銹蝕能力。 （二）常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類

16、型 1工業(yè)用熱電偶 下圖為典型工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部分組成。實(shí)驗(yàn)室用時(shí)，也可不裝保護(hù)套管，以減小熱慣性。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1接線盒；2保險(xiǎn)套管3絕緣套管4熱電偶絲1234(a)(b)(c)(d) 132 2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）優(yōu)點(diǎn)是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。 測(cè)溫范圍在1100以下的有：鎳鉻鎳硅、鎳鉻考銅鎧裝式熱電偶。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細(xì)組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。圖3.2-12 鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖 1 金屬套管;

17、2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型3快速反應(yīng)薄膜熱電偶用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點(diǎn)極薄(0.010.lm) 4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1熱電極; 2熱接點(diǎn);3絕緣基板; 4引出線因此，特別適用于對(duì)壁面溫度的快速測(cè)量。安裝時(shí),用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測(cè)物體壁面上。目前我國試制的有鐵鎳、鐵康銅和銅康銅三種,尺寸為 6060.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測(cè)溫范圍在300以下；反應(yīng)時(shí)間僅為幾ms。 4快速消耗微型熱電偶 下圖為一種測(cè)量鋼水溫度的熱電偶。它是用直徑為0.050.lmm

18、的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護(hù)鋼帽所組成。這種熱電偶使用一次就焚化，但它的優(yōu)點(diǎn)是熱慣性小，只要注意它的動(dòng)態(tài)標(biāo)定，測(cè)量精度可達(dá)土57。14235678 91110快速消耗微型 1剛帽； 2石英； 3紙環(huán)； 4絕熱泥；5冷端； 6棉花； 7絕緣紙管； 8補(bǔ)償導(dǎo)線；9套管； 10塑料插座； 11簧片與引出線方法u 冰點(diǎn)槽法u 計(jì)算修正法u 補(bǔ)正系數(shù)法u 零點(diǎn)遷移法u 冷端補(bǔ)償器法u 軟件處理法四、冷端處理及補(bǔ)償原因l熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；l熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端

19、溫度0為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。1. 冰點(diǎn)槽法把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。mVABABTCC儀表銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液四、冷端處理及補(bǔ)償T02. 計(jì)算修正法用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算例 用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得EAB(T，0)=EAB(T，2

20、1)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68。注意:既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49，也不能把49加上21，認(rèn)為T=70。EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)3. 補(bǔ)正系數(shù)法把參比端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測(cè)溫度T。用公式表達(dá)即 式中：T為未知的被測(cè)溫度； T為參比端在室溫下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度； TH室溫； k為補(bǔ)正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。例 用鉑銠10鉑熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度TH=35，這時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)為11.348m

21、V查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T=1150。再從下表中查出，對(duì)應(yīng)于1150的補(bǔ)正系數(shù)k=0.53。于是，被測(cè)溫度 T=1150+0.5335=1168.3（）用這種辦法稍稍簡(jiǎn)單一些，比計(jì)算修正法誤差可能大一點(diǎn)，但誤差不大于0.14。 T T k T H溫度T/補(bǔ)正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.52140

22、00.5215000.5316000.53熱電偶補(bǔ)正系數(shù) 例 用動(dòng)圈儀表配合熱電偶測(cè)溫時(shí)，如果把儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到室溫TH的刻度上,在熱電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，指針指示的溫度值并不是0而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時(shí)，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實(shí)際溫度一致了。這種辦法非常簡(jiǎn)便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠(yuǎn)正確。 4. 零點(diǎn)遷移法應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所）。實(shí)質(zhì)：在測(cè)量結(jié)果中人為地加一個(gè)恒定值，因?yàn)槔涠藴囟确€(wěn)定不變，電動(dòng)勢(shì)EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點(diǎn)的辦法，加大某

23、個(gè)適當(dāng)?shù)闹刀鴮?shí)現(xiàn)補(bǔ)償。5. 冷端補(bǔ)償器法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢(shì)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢(shì)的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和橋路電源組成。設(shè)計(jì)時(shí)，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時(shí)Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。 冷端補(bǔ)償器的作用注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0 Ua Uab EAB(T,T0)供電4V直流，在040或-2020的范圍起補(bǔ)償作用。注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R不一樣，互換

24、時(shí)必須重新調(diào)整。6. 軟件處理法對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。 對(duì)于T0經(jīng)常波動(dòng)的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動(dòng)勢(shì)之外還應(yīng)該有冷端溫度信號(hào)，如果多個(gè)熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個(gè)冷端溫度傳感器和一個(gè)修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對(duì)于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。 1. 1. 熱電偶的選擇、安裝使用熱電偶的選擇、安

25、裝使用 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)、測(cè)溫時(shí)間長短來選擇熱電偶和保護(hù)套管。其安裝地點(diǎn)要有代表性，安裝方法要正確，圖3.2-17是安裝在管道上常用的兩種方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶常與毫伏計(jì)連用（XCZ型動(dòng)圈式儀表）或與電子電位差計(jì)聯(lián)用，后者精度較高，且能自動(dòng)記錄。另外也可圖3.2-17 熱電偶安裝圖通過與溫度變送器經(jīng)放大后再接指示儀表，或作為控制用的信號(hào)。五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗(yàn)熱電偶分度號(hào)校驗(yàn)溫度/熱電偶允許偏差/溫度偏差溫度偏 差LB3600，800，1000，120006002.4600占所測(cè)熱電勢(shì)的0.4%EU2400，600，800，10004004400

26、占所測(cè)熱電勢(shì)的0.75%EA2300，400，60003004300占所測(cè)熱電勢(shì)的1%2. 2. 熱電偶的定期校驗(yàn)熱電偶的定期校驗(yàn) 校驗(yàn)的方法是用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校驗(yàn)熱電偶裝在同一校驗(yàn)爐中進(jìn)行對(duì)比，誤差超過規(guī)定允許值為不合格。圖為熱電偶校驗(yàn)裝置示意圖，最佳校驗(yàn)方法可由查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得。工業(yè)熱電偶的允許偏差，見下表。工業(yè)熱電偶允許偏差工業(yè)熱電偶允許偏差78564321穩(wěn)壓電源220V熱電偶校驗(yàn)圖 1-調(diào)壓變壓器； 2-管式電爐； 3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶； 4-被校熱電偶； 5-冰瓶； 6-切換開關(guān)； 7-測(cè)試儀表； 8-試管一、鉑電阻溫度傳感器利用純鉑絲電阻隨溫度的變換而變化的原理設(shè)計(jì)研制成的?？蓽y(cè)量和控制

27、200650范圍內(nèi)的溫度，也可作對(duì)其他變量(如：流量、導(dǎo)電率、pH值等)測(cè)量電路中的溫度補(bǔ)償。有時(shí)用它來測(cè)量介質(zhì)的溫差和平均溫度。它具有比其他元件良好的穩(wěn)定性和互換性。目前，鉑電阻上限溫度達(dá)850。第二節(jié)第二節(jié) 熱電阻傳感器熱電阻傳感器123451云母片骨架； 2鉑絲； 3銀絲引出線；4保護(hù)用云母； 5綁扎用銀帶在0850范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為 在2000范圍內(nèi)為： 式中 R0、Rt溫度為0及t時(shí)的鉑電阻的電阻值； A、B、C常數(shù)值，其中： A=3.9684710-3-1或3.9485110-3-1 B=5.84710-7-2或5.85110-7-2 C=4.2210-12-4或

28、4.0410-12-4Rt=R0（1+At+Bt2）Rt=R01+At+Bt2+C(t-100) t3 鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸點(diǎn)時(shí)的鉑的電阻值。國際溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國工業(yè)用鉑電阻分度號(hào)為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵,地質(zhì),石油,化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加工,空調(diào)設(shè)備及冷凍庫,恒溫槽等的溫度檢測(cè)與控制中。型號(hào)R0測(cè)溫范圍測(cè)量對(duì)象時(shí)間常數(shù)s精度備注CW-1-4-1400.2-50150表面溫度0.050時(shí)0.5其它不大于1%+1保證100kg/cm3以下的氣密性（0以上）

29、CW-1-4-2350.2-50400表面溫度0.050時(shí)0.5其它不大于1%+1CW-1-4-460.2-50150表面溫度0.050時(shí)0.5其它不大于1%+1CW1-8460.2-30200表面溫度10.5CW2-16-1700.2-50+50表面溫度油中0.06水中0.3(0.3+610-3|t|)CW2-16-2460.2-50200表面溫度油中0.06水中0.3(0.3+610-3|t|)CW2-16-3460.05-50100表面溫度油中0.06水中0.3(0.3+4.510-3|t|)CW2-18400.2-40300表面溫度油中0.06水中0.3(0.3+4.510-3|t|)

30、CW2-19400.05-50150空氣溫度0.06(0.3+4.510-3|t|)CW2-20460.2-40200空氣溫度0(0.3+4.510-3|t|)CW2-22-11000.1-2000空氣溫度0.30.5CW2-22-25001-2530空氣溫度0.30.5CW2-261000.1-40400-40650管道內(nèi)介質(zhì)介質(zhì)溫度0.50.1(0.3+4.510-3|t|)(0.3+610-3|t|)小型鉑電阻1000.1-2530介質(zhì)溫度0.1(0.3+4.510-3|t|)高溫鉑電阻100015001-40650-40650介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度0.3T0); RTa溫度Ta時(shí),熱敏電阻器

31、的電阻值； t時(shí)間。 當(dāng)熱敏電阻由溫度Tu冷卻T0時(shí)，其電阻值RTt與時(shí)間的關(guān)系為：TaanuunTtRTBtTTBRln)/exp()T(ln0TaanunTtRTBtTBRln)/exp()T(ln0伏安特性的位置在儀器儀表中的應(yīng)用 U m 的左邊溫度計(jì)、溫度差計(jì)、溫度補(bǔ)償、微小溫度檢測(cè)、溫度報(bào)警、溫度繼電器、濕度計(jì)、分子量測(cè)定、水分計(jì)、熱計(jì)、紅外探測(cè)器、熱傳導(dǎo)測(cè)定、比熱測(cè)定U m的附近液位測(cè)定、液位檢測(cè)U m的右邊流速計(jì)、流量計(jì)、氣體分析儀、真空計(jì)、熱導(dǎo)分析旁熱型熱敏電阻器風(fēng)速計(jì)、液面計(jì)、真空計(jì)（一）檢測(cè)和電路用的熱敏電阻器 （U m峰值電壓） 檢測(cè)用的熱敏電阻在儀表中的應(yīng)用 四、熱敏電

32、阻器的應(yīng)用電路元件熱敏電阻器在儀表中應(yīng)用分類 在儀器儀表中的應(yīng)用U m 的左邊偏置線圖的溫度補(bǔ)償、儀表溫度補(bǔ)償、熱電偶溫度補(bǔ)償、晶體管溫度補(bǔ)償U(kuò) m的附近恒壓電路、延遲電路、保護(hù)電路U m的右邊自動(dòng)增益控制電路、RC振蕩器、振幅穩(wěn)定電路 測(cè)溫用的熱敏電阻器，其工作點(diǎn)的選取，由熱敏電阻的伏安特性決定。 伏安特性的位置(a) (b) (c) (d)(e)(f) (g) (h)(i)6543 2 112D0.20.5A型B型( j )溫度檢測(cè)用的各種熱敏電阻器探頭 1熱敏電阻；2鉑絲；3銀焊；4釷鎂絲；5絕緣柱；6玻璃（二） 測(cè)溫用的熱敏電阻器1、 各種熱敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)2、 測(cè)表面電阻用的熱敏電阻

33、器安裝方法 圖為測(cè)表面溫度用的熱敏電阻器的各種安裝方式。 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)油測(cè)量物體表面溫度時(shí)熱敏電阻器的安裝方式123412345Ir/mAU/VUR=IT0RUR=IT1RUR=IT2RUR=IT0R0UR=IT1R1UR=IT2R2IT0IT1IT2自熱電橋測(cè)量溫線路3、 熱敏電阻測(cè)溫電橋 mAIrRURERrUT自熱電橋及其等效電路RTR5R6R3(R1)En+ + U2UTRITEURRr(a)(b)(c)R1EnAR1R2R4R3U+ （三）熱敏電阻作溫度補(bǔ)償用由熱敏電阻器RT和與溫度無關(guān)的線性電阻器R1和R2串并聯(lián)組成，補(bǔ)償溫度范圍為T1T2。對(duì)于

34、晶體管低頻放大器和功率放大器電路的溫度補(bǔ)償，可用下列公式確定熱敏電阻器的型號(hào)：R(T)R1R2Rr溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 02121200T22121222T12121211T )(TR )(TR )(TRTRrrrrrTRTRrrrrrTRTRrrrrrTR)11(exp)()(0101TTBTRTRNTT)11(exp)()(0202TTBTRTRNTTT025時(shí)的溫度tn=-BN/T2設(shè)計(jì)原理：利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好、測(cè)量精度高, 傳感驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等都與溫度傳感部分集成在一起,因而封裝后的組件體積非常小,使用方便,價(jià)格便宜,故在測(cè)溫技術(shù)中越來越得到廣

35、泛應(yīng)用。 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹IC溫度傳感器的類型、基本原理、主要特性及其應(yīng)用等有關(guān)問題。第四節(jié)第四節(jié) ICIC溫度傳感器溫度傳感器 一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器；電流型IC溫度傳感器，數(shù)字輸出型IC溫度傳感器。電流型IC溫度傳感器是把線性集成電路和與之相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上,再通過激光修版微加工技術(shù),制造出性能優(yōu)良的測(cè)溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即1A/K；其次，因電流型輸出恒流，所以傳感器具有高輸出阻抗。其值可達(dá)10M。這為遠(yuǎn)距離傳輸深井測(cè)溫提供了一種新型器件。電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準(zhǔn)電壓、緩沖放大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。因

36、器件有放大器；故輸出電壓高、線性輸出為10mV；另外,由于其具有輸出阻抗低的特性；抗干擾能力強(qiáng)，故不適合長線傳輸。這類IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。 電流型IC溫度傳感器的測(cè)溫原理，是基于晶體管的PN結(jié)隨溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象研制的。眾所周知，晶體管PN結(jié)的這種溫漂，會(huì)給電路的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用PN結(jié)的溫漂特性來測(cè)量溫度，可研制成半導(dǎo)體溫度傳感元件。IC溫度傳感器就是依據(jù)半導(dǎo)體的溫漂特性，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而制造出來的集成化線性較好的溫度傳感器件。 利用電流I與Tk的正比關(guān)系，通過電流的變化來測(cè)量溫度的大小。二、IC溫度傳感器的測(cè)溫原理（一）電壓輸出型集成溫度傳感器AN6701S

37、是日本松下公司生產(chǎn)的電壓輸出型集成溫度傳感器，它有四個(gè)引腳，三種連線方式：(a)正電源供電，(b)負(fù)電源供電，(c)輸出極性顛倒。電阻RC用來調(diào)整25下的輸出電壓，使其等于5V，RC的阻值在330k范圍內(nèi)。這時(shí)靈敏度可達(dá)109110mV/，在-1080范圍內(nèi)基本誤差不1。輸出AN6701 (a)1243RC515VAN6701輸出 (c)10kRC3124515V -+100k10k100k AN6701 (b)213輸出4515VRC三、IC溫度傳感器的主要特性輸出電壓/V02468101220020406080RC=100kRC=10kRC=1k溫度/CAN6701S的輸入特性在-1080

38、范圍內(nèi)，RC的值與輸出特性的關(guān)系如下圖。AN6701S有很好的線性，非線性誤差不超過0.5%。若在25時(shí)借助RC將輸出電壓調(diào)整到5V，則RC的值約在330k間，相應(yīng)的靈敏度為109110mV/。校準(zhǔn)后，在-1080范圍內(nèi)，基本誤差不超過1。這種集成傳感器在靜止空氣中的時(shí)間常數(shù)為24s，在流動(dòng)空氣中為11s。電源電壓在515V間變化，所引起的測(cè)溫誤差一般不超過2。整個(gè)集成電路的電流值一般為0.4mA，最大不超過0.8mA（RL=時(shí)）。（二）電流型溫度傳感器1伏安特性工作電壓：4V30V，I 為一恒流值輸出，ITk，即KT標(biāo)定因子，AD590的標(biāo)定因子為1A/ I = KT TK 4V30V0I/

39、AU/VAD590伏安特性曲線-55+25+150218298423 550 150 273.2AI/ ATC / CAD590溫度特性曲線2溫度特性其溫度特性曲線函數(shù)是以Tk為變量的n階多項(xiàng)式之和，省略非線性項(xiàng)后則有:Tc攝氏溫度；I 的單位為A。 可見，當(dāng)溫度為0時(shí)，輸出電流為273.2A。在常溫25時(shí)，標(biāo)定輸出電流為298.2A。I=KTTc273.23AD590的非線性15055T/C0.30.30在實(shí)際應(yīng)用中，T 通過硬件或軟件進(jìn)行補(bǔ)償校正，使測(cè)溫精度達(dá)0.1。其次，AD590恒流輸出，具有較好的抗干擾抑制比和高輸出阻抗。當(dāng)電源電壓由5V向10V變化時(shí)，其電流變化僅為0.2A/V。長

40、時(shí)間漂移最大為0.1，反向基極漏電流小于10pA。55100，T遞增，100150則是遞降。T最大可達(dá)3，最小T0.3，按檔級(jí)分等。T/CAD590非線性誤差曲線美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820，可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列號(hào)，所以在一條總線上可掛接任意多個(gè)DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線（單總線接口）。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無需額外電源。DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。

41、 （三）數(shù)字輸出型IC溫度傳感器 、 DS1820DS1820的特性的特性u(píng) 單線接口：僅需一根口線與MCU連接；u 無需外圍元件；u 由總線提供電源；u 測(cè)溫范圍為-55125，精度為0.5；u 九位溫度讀數(shù)；u A/D變換時(shí)間為200ms；u 用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報(bào)警值，且能夠識(shí)別具體報(bào)警傳感器。 DS 1820123GNDI/O VDD(a) PR35封裝 DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b) SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC2 2、 DS1820DS1820引腳及功能引腳及功能 GND：地； VDD：電源電壓 I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出腳(單線接

42、口，可作寄生供電) 3 3 、DS1820DS1820的工作原理的工作原理 圖為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源寄生電源、溫溫度傳感器度傳感器、64位激光位激光ROM單線接口單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。存儲(chǔ)器控制邏輯64bitROM和單線接口電源檢測(cè)溫度傳感器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器8位CRC觸發(fā)器存儲(chǔ)器DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖寄生電源由兩個(gè)二極管和寄生電容組成。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。寄生電源供電時(shí),電源端接地，器件從總線上

43、獲取電源。在I/O線呈低電平時(shí)，改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。寄生電源兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：n檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無需本地電源；n缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。若采用外部電源,則通過二極管向器件供電。(1 ) (1 ) 寄生電源寄生電源DS1820內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS1820對(duì)f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性予以補(bǔ)償。測(cè)量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為9位（符號(hào)點(diǎn)1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，故以16位補(bǔ)碼形式讀出，表3.4-1給出了DS182

44、0溫度和數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度/輸出的二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制碼+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820溫度與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系表溫度與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系表 溫度測(cè)量電路斜率累加器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0=0預(yù)置溫度寄存器預(yù)置比較停止置位/清零加1(2) (2) 溫度測(cè)量原理

45、溫度測(cè)量原理DS1820測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，如圖。64位ROM的結(jié)構(gòu)如下： 開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)（DS1820為10H），接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS1820可以采用一線進(jìn)行通信的原因。主機(jī)操作ROM的命令有五種，如表所列指 令說 明讀ROM（33H）讀DS1820的序列號(hào)匹配ROM（55H）繼讀完64位序列號(hào)的一個(gè)命令，用于多個(gè)DS1820時(shí)定位跳過ROM（CCH）此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有DS1820搜ROM（F0H）識(shí)別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準(zhǔn)備報(bào)警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對(duì)此

46、命令作出響應(yīng)(3) 64(3) 64位激光位激光ROMROM由便箋式RAM和非易失性電擦寫 EERAM組成，后者用于存儲(chǔ)TH、TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給EERAM。便箋式RAM占9個(gè)字節(jié)，包括溫度信息（第1、2字節(jié)）、TH和TL值（3、4字節(jié)）、計(jì)數(shù)寄存器（7、8字節(jié)）、CRC（第9字節(jié)）等，第5、6字節(jié)不用。暫存器的命令共6條，見表3.4-3所列。 在正常測(cè)溫情況下，DS1820的測(cè)溫分辨力為0.5，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以0.5為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫

47、度的整數(shù)部分Tz，然后再用BEH指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值Cs和每度計(jì)數(shù)值CD?？紤]到DS1820測(cè)量溫度的整數(shù)部分以0.25、0.75為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度Ts可用下式計(jì)算： Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD (4) (4) 高速暫存器高速暫存器 DS1820存貯控制命令存貯控制命令指 令說 明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動(dòng)在線DS1820做溫度A/D轉(zhuǎn)換讀數(shù)據(jù)（BEH）從高速暫存器讀9bits溫度值和CRC值寫數(shù)據(jù)（4EH）將數(shù)據(jù)寫入高速暫存器的第0和第1字節(jié)中復(fù)制（48H）將高速暫存器中第2和第3字節(jié)復(fù)制到EERAM讀EERAM（B8H）將EERAM內(nèi)容寫入高速暫存器中第2和第

48、3字節(jié)讀電源供電方式（B4H）了解DS1820的供電方式 DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì)DS1820的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。DS1820工作工程中的協(xié)議：初始化、ROM操作命令、存儲(chǔ)器操作命令、處理數(shù)據(jù)。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理 由于單線數(shù)字溫度傳感器DS1820具有在一條總線上可同時(shí)掛接多片的顯著特點(diǎn)，可同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)的溫度，而且DS1820的連接線可以很長，抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，因而得到了廣泛應(yīng)用。 采用寄生電容供電的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1

49、作輸出口用，相當(dāng)于TxP1.2作輸入口用，相當(dāng)于Rx 溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖所示，采用寄生電源供電方式。為保證在有效的DS1820時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，我們用一個(gè)MOSFET管和89C51的一個(gè)I/O口（P1.0）來完成對(duì)DS1820總線的上拉。當(dāng)DS1820處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10s。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD必須接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作方便我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx，P1.2口作接收口Rx。通過試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達(dá)到米，而用一個(gè)口時(shí)僅能

50、掛接10片DS1820，距離僅為20米。同時(shí)，由于讀寫在操作上是分開的，故不存在信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)問題。 DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用一根線連接主從器件，DS1820作為從屬器件，主控器件一般為微處理器。單線總線僅由一根線組成，與總線相連的器件應(yīng)具有漏極開路或三態(tài)輸出，以保證有足夠負(fù)載能力驅(qū)動(dòng)該總線。DS1820的I/O端是開漏輸出的，單線總線要求加一只5k左右的上拉電阻。 應(yīng)特別注意：當(dāng)總線上DS1820掛接得比較多時(shí)，就要減小上拉電阻的阻值，否則總線拉不成高電平，讀出的數(shù)據(jù)全是0。在測(cè)試時(shí)，上拉電阻可以換成一個(gè)電位器，通過調(diào)整電位器可以使讀出的數(shù)據(jù)正確，當(dāng)總線上有8片DS1820時(shí)，電

51、位器調(diào)到阻值為1.25k時(shí)就能讀出正確數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體的傳感器數(shù)量來選擇合適的上拉電阻。 四、IC溫度傳感器的應(yīng)用l串聯(lián)、并聯(lián)使用： 串聯(lián)測(cè)最低溫度；并聯(lián)測(cè)平均溫度l冷端補(bǔ)償： 可代替冰池，環(huán)境溫度15 35l溫度控制：l溫度檢測(cè)：AD590應(yīng)用（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測(cè)量在實(shí)際中，可使用AD590進(jìn)行深井長線傳輸側(cè)溫，并能對(duì)測(cè)溫曲線的非線性誤差進(jìn)行校正。用AD590為測(cè)溫傳感器，傳輸電纜可達(dá)1000m以上，主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗輸出特性，輸出阻抗達(dá)10M。1000m的銅質(zhì)電纜。其直流阻值約為150。所以電纜的影響是微乎其微的。實(shí)驗(yàn)證明，接入1000m電纜后的測(cè)

52、量值與不接入電纜的側(cè)量值。相差值小于0.1。這一變化值是在規(guī)定的測(cè)溫精度范圍內(nèi)的 。長線傳輸攝氏溫度測(cè)量的典型電路如圖。由圖可得設(shè)RT=1k，KT為標(biāo)定因子(1A/K)，則U1=1mV/KTk因BG1為1.25V穩(wěn)壓管，經(jīng)R2,WT分壓,取U2=273.2mV放大倍數(shù)A=10 ；于是有: TKTRTKU1+U0ABG1R1R2U2WrRrI1+E9VU1當(dāng)t=55時(shí)，U0=550mV；當(dāng)t=150時(shí)，U0=1500mV。此電路只要BG1的運(yùn)放漂移小，性能穩(wěn)定，RT取0.l精密電阻，加上對(duì)AD590的自身非線性補(bǔ)償后，測(cè)溫精度在測(cè)溫范圍內(nèi)可達(dá)0.1。對(duì)于標(biāo)定因子KT的離散性，可通過調(diào)節(jié)WT來調(diào)整

53、，WT為多圈線精密電位器。U0=(U1-U2)A=1mVTcA =10mV/Tc攝氏TCV轉(zhuǎn)換公式（二）測(cè)溫曲線的非線性誤差校正. 在實(shí)際測(cè)溫曲線中,若沒有通過校正,曲線如圖，0100溫域曲線是上升的，原因是AD590本身的非線性所致，在55100時(shí)T是遞增的；在100+150的T是遞降的，即U0/T=F(1)。式中的F為測(cè)溫電路的標(biāo)定因子。 要使整個(gè)測(cè)溫曲線有良好線性關(guān)系，就要使F=1，采取80C100CTC標(biāo)準(zhǔn)值T測(cè)量值0測(cè)量誤差曲線的辦法是利用雙積分A/D轉(zhuǎn)換線性特性，對(duì)曲線分段校正，線性雙積分A/D轉(zhuǎn)換的基本公式為：N1為固定值，V標(biāo)是反向積分時(shí)所加的標(biāo)準(zhǔn)電壓,實(shí)際上N1/V標(biāo)為一常數(shù)，故該公式為N2-V輸入間的線性關(guān)系式。如果由AD590的非線性產(chǎn)生的V輸入值偏高，要使N2保持不變，只要減小V標(biāo)的值，即可使曲線得到提升；反之，增加V標(biāo)值，曲線就下降。 在實(shí)際電路中，是改變雙積分轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF的值來使測(cè)溫讀數(shù)值得到修正的。這種辦法補(bǔ)償了AD590的非線性誤差，提高了測(cè)量精度。輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓VVNN12