文档介绍：工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年12月
《工程训练》之一
讲义 V
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温度的测量
第六讲 温度的测量 引言
温度的测量是生活中
设计一个恒温热水器:水温下降可以自动启动加热,当加热到需要的电压时停止加热,以保持水温恒定。你会选用什么传感器?传感器选用有什么原则?如何设计电路?
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温度的测量工程训练》——*
第六讲 温度的测量 引言——温度的测量方法
温度会引起什么变化?
金属热电阻:温度/热量电阻
热电偶:温度/热量温差电动势
半导体热敏电阻:温度/热量电阻
红外释热测温:温度红外热辐射
色温法:温度金属颜色变化(炼钢)
石英:温度石英震荡频率
形变
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温度的测量工程训练》——*
第六讲 温度的测量 引言
由于传感器本身存在热容以及传热介质含有热阻,这导致了温度测量的特殊问题——热惯量。因此,对温度传感器有特殊的要求。
有些传感器输出是电流信号,如果想得到电压信号,必须进行流压转换。
传感器或测量系统测量的结果应该是可信的。对此的验证过程称为标定。
而由于系统存在误差,需要对测量电路校准来消除。
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第六讲 温度的测量 本讲内容(2课时)
温度系统的热惯量
传感器的标定
测量系统的校准
温度传感器
AD590测温电路
训练内容1:热电阻阻值随温度的变化
训练内容1:热电阻测温电路
训练内容2:用AD590测温电路测体温
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§ 温度系统的热惯量 热容、热阻及热惯量
热容:物体温度发生变化需要吸热或放热 DQ=CmDt
C为比热容,m为质量,Dt为温度变化
热阻:表征了介质的传热能力,即介质传热的快慢
手拿盛了开水的玻璃杯不感觉烫,是因为玻璃杯热阻很大,传热很慢,且大多散失在空气中
人体皮肤以及皮下脂肪有很大的热阻,所以人可以保温;而蛇热阻很小,故是冷血动物
系统具有热容量,传热介质有热阻
温度升降需要经历一定的时间
此种性质称为系统的热惯量
热容量越大,热阻越大热惯量越大
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§ 温度系统的热惯量 温度传感器的特殊要求
传感器的外壳和内部材料具有一定热容和热阻
传感器具有一定的热惯量 传感器与被测物达到热平衡需要一定的时间
传感器热惯量过大的危害
不能迅速反应被测温度的变化
传感器吸热和放热会干扰被测系统的温度
温度传感器的热惯量要尽可能小
①体积要小,材料比热容要小;
②使用导热良好的封装材料(热阻小)
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§ 传感器的标定 对传感器的要求
线性度好
无滞环误差
重复性好
灵敏度适中
精度适中(误差限±、相对误差限±%、标准偏差、方差)
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§ 传感器的标定 标定的过程及目的
标定:传感器的输入输出关系是已知的,传感器或测量系统测量的结果应该是可信的。对此的验证过程称为标定。
标定的过程:用待标定的传感器对标准物理量进行测量,记录一系列的对应量值,并由此得到传感器的线性度、精度、灵敏度、迟滞特性、重复性等。
标定的目的:验证传感器输出信号值与被测量值之间的对应关系
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§ 传感器的标定 对标定的进一步说明
传感器的标定是对个体(某个传感器)
标定的目的是验证传感器的输入输出关系,而不是建立输入输出关系。如果是建立输入输出关系,称为测试)
标定只是是验证传感器的输入输出关系,并不改变传感器的特性
标定无法直接提高系统的精度,但我们可以根据标定的结果调整系统的参数或者传感器的输入输出关系式的参数,以提高系统的精度
传感器使用一段时间之后,一般要重新标定
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