温度传感器实验原理

实验二十六 PT100温度控制实验

一、实验目的：

了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。 二、实验仪器：

智能调节仪、PT100、温度源。 三、实验原理：

位式调节

位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。

PID智能模糊调节

PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（AT）功能使得无需设置控制参数。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。

温度控制基本原理

由于温度具有滞后性，加热源为一滞后时间较长的系统。本实验仪采用PID智能模糊+位式双重调节控制温度。用报警方式控制风扇开启与关闭，使加热源在尽可能短的时间内控制在某一温度值上，并能在实验结束后通过参数设置将加热源温度快速冷却下来，可节约实验时间。

光纤温度传感器实验

通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使

用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元 件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感 元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学 式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。 所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量 对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上， 实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传 感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结 构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度 也不高。

本实验仪所用到的光纤温度传感器属于非功能型光纤传感器。

本实验仪重点研究传导型光纤温度传感器的工作原理及其应用电路设 计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一 电

温度传感器温度特性测试与研究

(FB810型恒温控制温度传感器实验仪)

实 验 讲 义

杭州精科仪器有限公司

一、集成电路温度传感器的特性测量及应用

随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台0~50?C数字式温度计。

【实验原理】

AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5~20V范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： I?B?t?A

式中，I为其输出电流，单位:?A，t为摄氏温度，B为斜率,一般AD590的那传感器的输出电流增加或B?1?A(?C)?1,即如果该温度传感器的温度升高或降低1?C，

减少1?

传感器课程整合实训

项目报告

（2016——2017

学年第二学期）

项目名称： ******* 指导教师： 卢建声 专 业： ****** 班 级： ****** 组 长： ******

组 员： ******

黑龙江信息技术职业学院

电子工程系

1

目 录

一 名称 ............................................................................................................................. 3 二 工作目标 ..................................................................................................................... 3 三 设计内容 ...................................................................................

实验一 温度传感器特性试验 1.1、 Cu50温度传感器的温度特性实验

一、实验目的：了解Cu50温度传感器的特性与应用。

二、基本原理：在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，一般采用铜电阻，可用来测量-50oC~+150oC的温度。铜电阻有下列优点：

2 在上述温度范围内，铜的电阻与温度呈线性关系 Rt = R0(1+at)

4 电阻温度系数高，a = 4.25~4.28×10/oC 5 容易提纯，价格便宜

三、需用器件与单元：K型热电偶、Cu50热电阻、 YL系列温度测量控制仪、直流电源±15V、温度传感器实验模块、数显单元（主控台电压表）、万用表。

四、实验步骤： 1、差动电路调零

将温度测量控制仪上的220V电源线插入主控箱两侧配备的220V控制电源插座上。首先对温度传感器实验模块的三运放测量电路和后续的反相放大电路调零。具体方法是把R5和R6的两个输入点短接并接地，然后调节Rw2使V01的输出电压为零，再调节Rw3，使V02的输出电压为零，此后Rw2和Rw3不再调节。

2、温控仪表的使用

注意：首先根据温控仪表型号，仔细阅读“温控仪表操作说明”，（见附录一）学会基本参数设定（出厂时已设定完毕）。

3、热电偶的安

实验二十九 温度源的温度调节控制实验

一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，学会智能调节器

和温度源的使用(要求熟练掌握)，为以后的温度实验打下基础。

二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值

发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻--电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图29—1所示。

图29—1温度控制原理框图

三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、转速调节0～24V直流稳压电源；温

度源、Pt100温度传感器。

四、实验步骤：

温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24V(或12V) DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24V(12V) DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器

第３２卷第７期２００６年７月 电子工囊师

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲ Ｖ０１．３２Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００６

ＰＮ结温度传感器原理及应用 赵洪涛

（淮安信息职业技术学院，江苏省淮安市２２３００１）

摘要：介绍了采用ＰＮ结温度传感器进行温度测量的原理，在此基础上给出了ＰＮ结的信号调理电路，分析了各部分电路的特性，给出了由ＳＴＣ８９系列单片机组成的测温电路系统及其程序流程，

并指出了减小测量误差的方法。

关键词：温度传感器；ＰＮ结；信号调理电路；单片机 中图分类号：ＴＰ２１２．１１ ０ 引言

随着测温技术的迅速发展，新的测温传感器不断

出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器、核磁共振温度传感器、ＰＮ结温度传感器等在一些领域获得了广泛的应用。本系统充分利用温

度传感器测量温度快速、使用简便的特点，同时结合单片机的使用对数据进行实时处理，从而做到了对温度的

实时控制。 １

ＰＮ结温度传感器工作原理

二极管、三极管的特性与温度有很大关系，因此， 利用电压对温度的依赖关系制成ＰＮ结温度传感器。 已知ＰＮ结的电流．电压方程为： ．，＝（警＋警）Ｈ券）一?］（１） 设 卜警＋警 则

．，＝Ｊｓ（ｅｘｐ（券）一?） （２） （３）

项目试验条件性能要求|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%

2-1高温在105℃空气中放置放置1000小时

2-2低温在-30℃空气中放置放置1000小时在60℃，95%2-3高温

RH条件下，放

高湿放置

置1000小时

2-4热冲击试验

在-30℃的空气

|△R/R|

中放置0.5小

≤±3%

时，

2-4热冲

25℃放1分钟，

击试验

再在105℃的空|△B/B|气中放置0.5小≤±1%时，循环1000次

项目试验条件

3-1引线引线上挂3kg

重物并保持10强度

秒钟率频20-3-2振动200Hz，上下振

试验动4小时，水平

振动4小时

从1米高自然落

3-3跌落在30毫米厚的试验木地板上，共

进行3次

性能要求传感器本体与引线无明显的损伤（开裂、脱落），电性能无异常情况

三.使用注意事项

1)热敏电阻器长期连续工作所允许的温度范围为-30℃到+105℃。尽可能避免负温度系数温度传感器周围环境温度急剧变化。

2)通过负温度系数温度传感器的电流会引起元件自身发热而产生测量误差，因此请在选用前考虑到这一因素。

3)不要超出最大工作电流。

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

实验一 金属箔氏应变片：单臂、半桥比较

一、实验目的：验证单臂、半桥的性能及相互之间关系。 二、所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V

头、双平衡梁、应变片、主、副电源。

表、测微

三、有关旋钮的初始位置：

档，差动放大器增益打到最大。

直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V

四、实验步骤

（1）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。

（2）根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表显示为零。

图 1

（3）调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流稳压电源打到±4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头显示零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。

（4）旋转测微头，使梁