水温测量仪+一种水温测量仪器(1)

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1、第一章绪论1.1水温测量仪的发展一般来说，水温测量仪大都采用温度传感器（如AD590）与其附加控制电路构成。其利用温度传感器将温度变化转化为电信号，进而输出具体所需电信号。但此类产品中测量误差偏大、功能单一。最新科技有设计采用单片机，实现灵活配置多种测温传感器，对温度进行高精度测量的低功耗便携式测温仪，特别适合高炉热负荷水温差测量领域，或者连续多点温度和温差的测量场合。采用分段（每十度分段）对温度一热电势间非线性关系的线性化，提高了系统的测温精度。实际使用证明，该测量仪具有可靠性高、便携性好、功能齐全、功耗低、适

2、用场合广泛、测温精度高等特点。然温度传感器水温测量仪仍不失为重要的水温测量工具。1.2水温测量仪的用途水温测量仪在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等领域都有广泛应用，其主要用于报警设备。如在地质探测上，其可以读出地下水温，进而给地质工作者提供地质状况判断依据。在海水检测领域，可以时时刻刻监测水温，给出洋流预测参考数据。水温测量仪的作用渗透我们生活的各个方面，给我们带来了极大的便利。20第二章水温测量仪的设计2.１总体结构框图设计制作水温测量仪，首先利用温度传感器获取被测量对象的温度，将温度转换

3、为电压表示。然而上述表示的为绝对温度与电压的转换关系，因此还需将绝对温度与电压的关系转换为摄氏度与电压的关系，这样就完成电压与摄氏度之间的直接转换关系。之后将电压放大，即可直接用电压表读出被测对象的温度值。此外将放大后的电压接至一电压比较器，比较器输出端接报警设备，如指示灯。在设置比较电压（即比较温度）后，由比较器输出端的电压决定指示灯的状态，进而起到报警的作用。基本原理如图2.1.1所示：　　　　　被测对象K—℃变换放大电压表比较器报警设备图2.1.1基本原理图2.2温度检测电路设计图2.2.1集成温度传感器A

4、D5902.2．1AD590简介:AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器，如图2.2.1所示。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在5～15V之间变化，其电流只是在1μA以下作微小变化。其主要参数如表2.2.1所示：20工作电压4～30V反向电压－20V工作温度－55～＋150℃焊接温度（10秒）300℃保存温度－65～＋175℃灵敏度1μA／K正向电压＋44V表2.2.1AD590参数表

5、2.2.2AD590的应用AD590输出阻抗达10MΩ，转换当量为1μA/K。温度—电压转换电路如图2.2.2所示：图2.2.2温度—电压转换电路温度—电压转换分析：如图2.2.2所示，当将AD590置于水中时，根据水温多少将提供恒流，方向如图所示。由于在Uo输出端接一电压跟随器从而增大输入阻抗，电流几乎全部流经电阻Ro。由AD590转换当量可知：U1=Uo=1μA/K×R=R×10-6/K(2.2.1)在实际应用中可取R=10KΩ，则:20U1=10mV/K(2.2.2)这样可以实现温度—电压的转换，取的所需电

6、压。2．3K—℃变换2.3．1K—℃变换减法电路实现温度—电压转换后，不能直接测量，仍需将绝对温度转换为摄氏度，即实现K—℃变换。绝对温度（T）与摄氏度（t）之间的关系为：T=t+273k（2.3.1）由式（2.2.2）与式2.3.1可知要实现K—℃变换，必有：Uo=10mV/℃―2.73V(2.3.2)该变换可用一个差分式减法器实现，如图1.3.1所示：图2.3.1差分式减法器差分式减法器分析：在理想运放的情况下，利用虚短与虚断。有如下关系：=(2.3.3)及=(2.3.4)解式（2.3.3）与式（2.3.4）

7、得：U2=()()U1—Uref（2.3.5）(1.3.5)所以，只要选取合适的R1,R2,R3,R4值，便可满足所需要求。如取R4/R2=R3/R1,则有下式：20U2=（U1-Uref）(2.3.6)2.3.2电压的放大由式2.3.6知选择R4与R2的值可以实现电压放大功能，此时取R4=R3=100KΩ，R1=R2=10KΩ，此时有：U=10（U1-Uf）(2.3.7)由上式可知温度与电压之间的关系：U=0.1V/℃将放大后的电压接直流电压表，即可直接读的温度值,如:将AD590放入20℃的水中，可读得电压表

8、的值为2V。2.4比较器2.4.1电压比较器原理：电压比较器是集成运放非线性应用电路,常用于各种电子设备中.它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。图2.4.1(a)所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相的输入端，