多通道温度测量数据采集的要点讲解

1、2010 Fluke Calibration 1 对于温度测量的结果您认为可信吗？ 如何知道测温系统的误差？ 需要使用哪种测温传感器才能满足您的 测温要求？ 多通道温度测量/数据采集的要点 2010 Fluke Calibration2 MTV 内容提要 温度测量的基本概念 温度测量的关键技术 用数据采集器测量温度 -用数字多用表测量温度 2010 Fluke Calibration3 MTV 温度测量的基本结构 传感器 被测量对象 测量仪表 传感器：热电偶，热电阻，热敏电阻等 测量仪表：专用测温仪， 数字多用表 2010 Fluke Calibration4 MTV 多路温度数据采集系统的构成 物理参数 传感器 被测量对象 信号调节 扫描器 A/D 模/数转换及测量 控制器 显示/控制/接口 2010 Fluke Calibration5 MTV 国际温度标准 名称：国际温度标准（ITS- international temperature scale） 定义： 以若干种纯物质的相变点为分度点来实现分度 氩，水，汞、镓、铟、锡、锌、铝、银、铜，金 是世界上温度数值的统一标准 温度数值

2、可表示为开尔文(K)或摄氏度() IPTS-68，ITS-90 ITS-90为1989年通过的标准，替代68年的IPTS-68标准 国际温标与测温传感器关系 定义了：固定点，内插公式，内插仪器（标准铂电阻） 2010 Fluke Calibration6 MTV 基本原理：不同金属的温差效应（帕尔帖效应） 热电偶两端有温差，导致回路中产生热电动势 温度范围：-200oC至1600oC 热电偶类型 E，J，K，N等10多种 有廉金属（J，K，N，E，T等）和贵金属（S，R，B等）之分 电压与温度的关系有统一的标准 特点和应用 温度响应快，测量电路简单，经济，适用于一般温度测量需要 金属 A (镍铬) 金属 B (镍硅) 电压差 V/C + _ K型热电偶 被测物体/环境 热电偶测温基本概念和要点 2010 Fluke Calibration7 MTV 信号电平低，需要低电平放大 B型热电偶：温度变化从0至1600 , 输出只有11.263mV，小于 1 V / 。 很容易受到干扰的影响 电压/温度特性非线性，需要线性化 热电偶温度分度表是以参考端为零度时标定的，需要对参 考端(冷端)进行

3、补偿 热电偶测温的技术要求 2010 Fluke Calibration8 MTV 热电偶温度补偿问题 只有测量端为0度时，热电偶测 得的电压才能反映热端的温度 外部补偿：制作一个温度永远为 0度的冷端。 内部补偿：是用仪表测量实际参 考端温度，将最终的测量值进行 相应的温度补偿。 V T 2 2 T1 A B 铜 铜 工作端 V T V2 V1 T2T1 0 2010 Fluke Calibration9 MTV 外部冷端补偿 外部冷端补偿原理 原理：保证 T20 应用：使用冰点槽或其他已有准确温度值的外部热源 外部冷端补偿特点 准确度高 需外部设备 T1 + - + - V (T ) TCTC V (0C) J1 V (0C)+V (0C)=0 J1J2 V (0C) J2 0C V=V (T ) oTCTC 0冰点槽 T2 2010 Fluke Calibration10 MTV 内部冷端补偿 被测物体的实际温度为T1，热电偶冷端温度为T2 若V1是热偶冷端温度为零，T1时的电压， V2是热偶冷端温度为零，T2时的电压 当热偶冷端温度为T2, 实际测量电压 Va V1V2 （1）

4、 保证测量准确的方法：加上冷端补偿电压V2 V1=（V1-V2）+ V2 = Va + V2 =实际测量电压 + 冷端补偿电压 （2） V T V2 V1 T2T1 0 2010 Fluke Calibration11 MTV 内部冷端补偿 内部冷端补偿原理 原理： V1 = Va + V2 = 实际测量电压 + 冷端补偿电压 冷端温度由测温仪内置的测温元件测出 冷端补偿电压由计算机算出。 内部冷端补偿特点 方便， 不需外部设备 准确度降低 -测量温度的误差 -测温点与连接点温度不易一致 T1 测温元件T2 2010 Fluke Calibration12 MTV 5500A/5520A内部冷端补偿 在接入端用厚铜片增加温度稳定性 高低端位置靠近，让温度一致 测温元件置于高低端之间 准确测出冷端温度T2，计算出应该补偿的电压 5520温度补偿电路 大面积厚铜片 保证等温体 高精度热敏电阻 2010 Fluke Calibration13 MTV 实际应实际应用必须须考虑虑的问题问题补偿导线补偿导线 补偿导线的作用 延长测量距离 补偿导线的分类 延伸型与热偶相同的材料 补偿型在常温用与热

5、电偶温度特性相同的金属线， 不改变改热偶的热电关系 热电热电偶接头头 2010 Fluke Calibration14 MTV 铂电阻，铜电阻，镍电阻 高准确度标准铂电阻是温度标准 高灵敏度 输出基本是线性的 需要激励电流，测量电路稍复杂 用热电热电阻测测量温度 2010 Fluke Calibration15 MTV 铂电阻温度基本原理：铂电阻的阻值随温度变化而变化 温度范围：-260 960 阻值和温度的对应关系 ：ITS-90国际温标 特点 -准确度高，线性好，稳定性好，适用于高精度测温以及计量检定和校准 -测温范围窄，价格较贵，需要激励电流，高精度需要四线测量 铂电阻测温基本概念和要点 2010 Fluke Calibration16 MTV 铂电阻测温基本概念和要点 标准铂电阻： SPRT 工业铂电阻： PRT *AA级，A级，B级和C级 *AA级在国际上称为精密铂电阻 四线电阻/二线电阻 三线电阻 2010 Fluke Calibration17 MTV 测量两个SENSE 端间的电压得到电阻值 RL = VRL/IR RL Hi SHi SLo Lo VRL IR 欧姆表

6、 被测电阻 V Hi Lo 消除引线电阻的四线电阻接线方式 2010 Fluke Calibration18 MTV 测量两个SENSE 端间的电压得到电阻值 RL = VRL/IR RL Hi SHi SLo Lo o o VRL IR 欧姆表 被测电阻 V Hi Lo SLo SHi 消除引线电阻的四线电阻接线方式 2010 Fluke Calibration19 MTV 铂电阻基本参数 SPRT：依据ITS-90工作温区 a7, b7, c7 （0.01660.323 C） a4, b4 （-189.344 0.01C） 或者 a8, b8 （0.01419.527 C） PRT： 用CVD公式 A，B，C 参数 或者 , ， 参数 精密级级(AA级级)PRT (=0.00392) 工业级业级PRT (=0.00385) A3.985 X 10-3 C-13.9083 X 10-3 C-1 B-5.870 X 10-7 C-2-5.775 X 10-7 C-2 C-4.000 X 10-12 C-4-4.183 X 10-12 C-4 2010 Fluke Calibration

7、20 MTV 热热敏电电阻 热敏电阻是对热敏感的半导体电阻 灵敏度较高，电阻温度系数要比金属大10100倍以上 稳定性好、过载能力强 体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物 体内血管的温度 容易加工成复杂的形状 电阻值可在0.1100k间 工作温度范围一般适用于-55100，高温器件可以达到 315 2010 Fluke Calibration21 MTV 用传感器测量温度 热电热电偶热电热电阻热热敏电电阻 测测温范围围 宽宽中等窄 准确度 低最高高 坚坚固性 最坚坚固脆弱坚坚固 费费用 低高低 响应时间应时间 最快慢中等 2010 Fluke Calibration22 MTV 数字表测温和专用测温仪的区别 量程 数字表量程与测温所需要的范围往往不匹配 测量电流也往往不匹配-通常过大 转换公式 大多数数字表没有内置转换公式 测量温度的方法 在用热电阻测量温度时，专用测温仪用电流倒向，两次测量的方法 在用热电偶测量温度时，冷端温度补偿的设计的严格要求，数字多用 表都很难做到 方便 专用测温仪有平均值，绘制曲线，通道间温度差，最大值/最小值等 许多实用的功能 2010 Fl

8、uke Calibration23 MTV 福禄克多路温度数据采集系列 便携系列 2620/2625/2635 分布式网络系列 2640/2645 集成式网络系列 2680/2686 多种解决方案，便携/网络/集成系统 在数据采集器中，测量温度最准确 坚固耐用，可在恶劣环境应用 -20C +60C 配备齐全，包含软件 2010 Fluke Calibration24 MTV 福禄克多路温度数据采集专利接入方式 20个通用通道 九种热电偶: J, K, T, E, N, R, S, B, C， 铂电阻：两线或四线（10通道） 良好的抗干扰屏蔽设计 接线盒内有厚铜板，提供温度均衡的温度补偿 多种信号测量 交直流电压、电流，电阻，频率 接线简单方便，配多个接口盒可随时更换 通用接线盒适合福禄克所有温度数据采集器系列 2010 Fluke Calibration25 MTV 三种型号 2620A：与计算机连接实时保存数据 2625A：内部存储器保存4万多个数据 2635A：256K存储卡保存5万多个数据 多种功能，现场使用，方便灵活 热电偶测温准确度 0.39C 可外接电池供电：9V至14V

9、工作环境温度宽 0C +60C 抗干扰强 4个报警输出 8个数字输入和输出通道 便携式 系列 2010 Fluke Calibration26 MTV 单机/双机工作21/42通道 与计算机联机工作工作 数据直接传入计算机 电缆电缆 连连接 便携式数据采集器应用 2010 Fluke Calibration27 MTV 单机21通道 不与计算机联机 数据直接存入仪器存储器 2625A应用 2010 Fluke Calibration28 MTV 单机21通道 不与计算机联机 数据直接存入仪器存储器 测试完成后，将数据转入到计算机 电缆电缆 连连接 2625A应用 2010 Fluke Calibration29 MTV 单机工作21通道 独立工作 数据存储在PCMCIA 卡存储器 2635A应用 2010 Fluke Calibration30 MTV 单机工作21通道 独立工作 数据存储在PCMCIA 卡存储器， 测试完成后，将数据转入到计算机 2635A应用 PCMIA 2010 Fluke Calibration31 MTV 网络型数据采集器 以太网接口通讯结构 传输距离远，传输数据快 可通过网络构成20台，400个通道的测温系统 两种型号可选 高精度型 2640A 热电偶测温 0.4C 18位分辨率，准确度0.01% 每秒100通道扫描速度，测量电压至300V 高速型 - 2645A 热电偶测温 0.8C 1,000通道扫描速度，可测量电压至50V 应用广泛，适应性强: -20C - +60C 分布式网络型 2640A/2645A 20

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