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度传感器的选择
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f热电偶在工程上使用最为广泛的温度传感器之一,它具有构造简单、精度高、热响应时间快、测温范围大(2002000℃均可连续测温)以及性能可靠使用寿命长的优点,在温度测量中占有很重要的地位。
热电偶的种类很多,热电偶有K型(镍铬镍硅)WRN系列,N型(镍铬硅镍硅镁)WRM系列,E型(镍铬铜镍)WRE系列,J型(铁铜镍)WRF系列,T型(铜铜镍)WRC系列,S型(铂铑10铂)WRP系列,R型(铂铑13铂)WRQ系列,B型(铂铑30铂铑6)WRR系列等。考虑设计成本与实际的温度范围(0~1000℃),在本设计中选用分度号为K的镍铬镍硅热电偶WRN120,表31所列的是常用热电偶的材料规格和线径使用温度的关系:
表31常用热电偶材料规格和线径使用温度
3211热电偶的测温原理
将两种不同材料的导体或半导体(称为热电偶丝材或热电极)两端焊接起来,构成一个闭合回路,当两导体之间存在温差时,便产生电动势,在回路中就会形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势,如图32所示。
图32热电偶温度计系统原理图
不同种类的两根金属导线A、B连接起来并保持接点的温度为t0。若设由电压计引出的导线与金属线A、B连接点的温度为t,则显现出来的热电势EABt,t0为:
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f3212热电偶的温度补偿
热电偶都有对应的分度表,即在参考端温度为0℃时,热电势和测量温度的对应表。热电偶的分度表是以冷端温度0℃为基准进行分度的,热电偶的实际工作环境,冷端温度往往不为0℃,不能直接使用分度表,因此必须对热电偶的冷端温度进行温度补偿。
常用的冷端温度补偿方法有:冷端0℃恒温法(将冷端放在冰水混合物的恒温容器中等)、冷端温度修正法、电桥补偿法和冷端温度自动补偿法等。在本设计中采用集成芯片MAX6675完成冷端温度的自动补偿,可在很大程度上简化系统的设计。
322炉温数据采集电路的设计
K型热电偶是工业生产中最常用的温度传感器,具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽等特点,本次设计就是选用K型热电偶作为系统的温度传感器。目前,在以K型热电偶为测温元件的工业测温系统中,热电偶输出的热电势信号必须经过中间转换环节,才能输入基于单片机系统。中间转换环节包括信号放大、r
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