多通道溫度測量數(shù)據(jù)采集的要點

對于溫度測量的結果您認為可信嗎？如何知道測溫系統(tǒng)的誤差？需要使用哪種測溫傳感器才能滿足您的測溫要求？多通道溫度測量/數(shù)據(jù)采集的要點內(nèi)容提要溫度測量的基本概念溫度測量的關鍵技術用數(shù)據(jù)采集器測量溫度用數(shù)字多用表測量溫度溫度測量的基本結構

傳感器被測量對象測量儀表傳感器：熱電偶，熱電阻，熱敏電阻等測量儀表：專用測溫儀，數(shù)字多用表多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構成物理參數(shù)

傳感器被測量對象信號調(diào)節(jié)掃描器A/D模/數(shù)轉換及測量控制器顯示/控制/接口國際溫度標準名稱：國際溫度標準（ITS-internationaltemperaturescale）定義：以若干種純物質(zhì)的相變點為分度點來實現(xiàn)分度

氬，水，汞、鎵、銦、錫、鋅、鋁、銀、銅，金是世界上溫度數(shù)值的統(tǒng)一標準溫度數(shù)值可表示為開爾文(K)或攝氏度(℃)IPTS-68，ITS-90ITS-90為1989年通過的標準，替代68年的IPTS-68標準國際溫標與測溫傳感器關系定義了：固定點，內(nèi)插公式，內(nèi)插儀器（標準鉑電阻）基本原理：不同金屬的溫差效應（帕爾帖效應）熱電偶兩端有溫差，導致回路中產(chǎn)生熱電動勢溫度范圍：-200oC至1600oC熱電偶類型E，J，K，N等10多種有廉金屬（J，K，N，E，T等）和貴金屬（S，R，B等）之分電壓與溫度的關系有統(tǒng)一的標準特點和應用溫度響應快，測量電路簡單，經(jīng)濟，適用于一般溫度測量需要金屬A(鎳鉻)金屬B(鎳硅)電壓差

V/°C+_K型熱電偶被測物體/環(huán)境熱電偶測溫基本概念和要點信號電平低，需要低電平放大B型熱電偶：溫度變化從0℃至1600℃,輸出只有11.263mV，小于1

V/℃。很容易受到干擾的影響電壓/溫度特性非線性，需要線性化熱電偶溫度分度表是以參考端為零度時標定的，需要對參考端(冷端)進行補償熱電偶測溫的技術要求熱電偶溫度補償問題只有測量端為0度時，熱電偶測得的電壓才能反映熱端的溫度外部補償：制作一個溫度永遠為0度的冷端。內(nèi)部補償：是用儀表測量實際參考端溫度，將最終的測量值進行相應的溫度補償。VT2T1AB銅銅工作端VTV2V1T2T10外部冷端補償外部冷端補償原理原理：保證T2＝0應用：使用冰點槽或其他已有準確溫度值的外部熱源外部冷端補償特點準確度高需外部設備T1+-+-V(T)TCTCV(0°C)J1[V(0°C)+V(0°C)=0]J1J2V(0°C)J20°CV=V(T)oTCTC0℃冰點槽T2內(nèi)部冷端補償被測物體的實際溫度為T1，熱電偶冷端溫度為T2若V1是熱偶冷端溫度為零，T1時的電壓，V2是熱偶冷端溫度為零，T2時的電壓當熱偶冷端溫度為T2,

實際測量電壓 Va＝V1–V2（1）保證測量準確的方法：加上冷端補償電壓V2V1=（V1-V2）+

V2

=

Va+V2

=實際測量電壓+冷端補償電壓

（2）VTV2V1T2T10內(nèi)部冷端補償內(nèi)部冷端補償原理原理：

V1

=

Va+V2

=實際測量電壓+冷端補償電壓冷端溫度由測溫儀內(nèi)置的測溫元件測出冷端補償電壓由計算機算出。內(nèi)部冷端補償特點方便，不需外部設備準確度降低測量溫度的誤差測溫點與連接點溫度不易一致T1測溫元件T25500A/5520A內(nèi)部冷端補償在接入端用厚銅片增加溫度穩(wěn)定性高低端位置靠近，讓溫度一致測溫元件置于高低端之間準確測出冷端溫度T2，計算出應該補償?shù)碾妷?/p>

5520溫度補償電路大面積厚銅片保證等溫體高精度熱敏電阻實際應用必須考慮的問題－補償導線補償導線的作用延長測量距離補償導線的分類延伸型－與熱偶相同的材料補償型－在常溫用與熱電偶溫度特性相同的金屬線，不改變改熱偶的熱電關系熱電偶接頭鉑電阻，銅電阻，鎳電阻高準確度－標準鉑電阻是溫度標準高靈敏度輸出基本是線性的需要激勵電流，測量電路稍復雜用熱電阻測量溫度鉑電阻溫度基本原理：鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化溫度范圍：-260℃

～960℃阻值和溫度的對應關系：ITS-90國際溫標特點準確度高，線性好，穩(wěn)定性好，適用于高精度測溫以及計量檢定和校準測溫范圍窄，價格較貴，需要激勵電流，高精度需要四線測量鉑電阻測溫基本概念和要點鉑電阻測溫基本概念和要點標準鉑電阻：SPRT工業(yè)鉑電阻：PRTAA級，A級，B級和C級AA級在國際上稱為精密鉑電阻四線電阻/二線電阻三線電阻

測量兩個SENSE端間的電壓得到電阻值RL

=VRL/IR

RLHiSHiSLoLoVRLIR歐姆表被測電阻VHiLo消除引線電阻的四線電阻接線方式測量兩個SENSE端間的電壓得到電阻值RL

=VRL/IR

RLHiSHiSLoLoooVRLIR歐姆表被測電阻VHiLoSLoSHi消除引線電阻的四線電阻接線方式鉑電阻基本參數(shù)SPRT：依據(jù)ITS-90工作溫區(qū)

a7,b7,c7（0.01~660.323

C）

a4,b4（-189.344

~0.01C）

或者a8,b8（0.01~419.527C）PRT：用CVD公式

A，B，C

參數(shù)

或者,

，

參數(shù)精密級(AA級)PRT(α=0.00392)工業(yè)級PRT(α=0.00385)A3.985X10-3°C-13.9083X10-3°C-1B-5.870X10-7°C-2-5.775X10-7°C-2C-4.000X10-12°C-4-4.183X10-12°C-4熱敏電阻熱敏電阻是對熱敏感的半導體電阻靈敏度較高，電阻溫度系數(shù)要比金屬大10～100倍以上穩(wěn)定性好、過載能力強體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度容易加工成復雜的形狀電阻值可在0.1～100kΩ間工作溫度范圍一般適用于-55℃～100℃，高溫器件可以達到315℃用傳感器測量溫度熱電偶熱電阻熱敏電阻測溫范圍寬中等窄準確度低最高高堅固性最堅固脆弱堅固費用低高低響應時間最快慢中等數(shù)字表測溫和專用測溫儀的區(qū)別量程數(shù)字表量程與測溫所需要的范圍往往不匹配測量電流也往往不匹配---通常過大轉換公式大多數(shù)數(shù)字表沒有內(nèi)置轉換公式測量溫度的方法在用熱電阻測量溫度時，專用測溫儀用電流倒向，兩次測量的方法在用熱電偶測量溫度時，冷端溫度補償?shù)脑O計的嚴格要求，數(shù)字多用表都很難做到方便專用測溫儀有平均值，繪制曲線，通道間溫度差，最大值/最小值等許多實用的功能福祿克多路溫度數(shù)據(jù)采集系列便攜系列–2620/2625/2635分布式網(wǎng)絡系列–2640/2645集成式網(wǎng)絡系列–2680/2686多種解決方案，便攜/網(wǎng)絡/集成系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集器中，測量溫度最準確堅固耐用，可在惡劣環(huán)境應用-20C～+60C配備齊全，包含軟件福祿克多路溫度數(shù)據(jù)采集專利接入方式20個通用通道九種熱電偶:J,K,T,E,N,R,S,B,C，鉑電阻：兩線或四線（10通道）良好的抗干擾屏蔽設計接線盒內(nèi)有厚銅板，提供溫度均衡的溫度補償多種信號測量交直流電壓、電流，電阻，頻率接線簡單方便，配多個接口盒可隨時更換通用接線盒適合福祿克所有溫度數(shù)據(jù)采集器系列三種型號2620A：與計算機連接實時保存數(shù)據(jù)2625A：內(nèi)部存儲器保存4萬多個數(shù)據(jù)2635A：256K存儲卡保存5萬多個數(shù)據(jù)多種功能，現(xiàn)場使用，方便靈活熱電偶測溫準確度0.39C

可外接電池供電：9V至14V工作環(huán)境溫度寬

0C～+60C抗干擾強4個報警輸出8個數(shù)字輸入和輸出通道便攜式系列單機/雙機工作－21/42通道與計算機聯(lián)機工作工作數(shù)據(jù)直接傳入計算機電纜連接便攜式數(shù)據(jù)采集器應用單機－21通道不與計算機聯(lián)機數(shù)據(jù)直接存入儀器存儲器2625A應用單機－21通道不與計算機聯(lián)機數(shù)據(jù)直接存入儀器存儲器測試完成后，將數(shù)據(jù)轉入到計算機電纜連接2625A應用單機工作－21通道獨立工作數(shù)據(jù)存儲在PCMCIA卡存儲器2635A應用單機工作－21通道獨立工作數(shù)據(jù)存儲在PCMCIA卡存儲器，測試完成后，將數(shù)據(jù)轉入到計算機2635A應用PCMIA網(wǎng)絡型數(shù)據(jù)采集器以太網(wǎng)接口通訊結構傳輸距離遠，傳輸數(shù)據(jù)快可通過網(wǎng)絡構成20臺，400個通道的測溫系統(tǒng)兩種型號可選高精度型–2640A熱電偶測溫0.4C

18位分辨率，準確度0.01%每秒100通道掃描速度，測量電壓至300V高速型-2645A熱電偶測溫0.8C

1,000通道掃描速度，可測量電壓至50V應用廣泛，適應性強:-20C-+60C分布式網(wǎng)絡型–2640A/2645A集成式網(wǎng)絡型-2680A/2686A

2686A應用PC卡的數(shù)據(jù)采集器

6個槽孔，最后的槽可接數(shù)字模塊兩種模擬通道一種數(shù)字通道一臺主機可連接6個插槽，總計120個通道通過網(wǎng)絡可構成2000通道的系統(tǒng)可選外置存儲卡型-2686A（可獨立工作）三種模塊可選高精度型，高速性，數(shù)字型應用廣泛，適應性強:0C-+60C可遠程遙控和查看

高速模塊2680A-FAI0.7C測溫準確度1000讀數(shù)/秒16bit模數(shù)轉換器0.02%10V分辨力50V最大輸入電壓輸入保護350V電子開關

高精度模塊2680A-PAI0.4C測溫準確度100讀數(shù)/秒18bit模數(shù)轉換器0.01%10V分辨力150/300V最大輸入電壓輸入保護1600V干簧開關模擬測量模塊技術指標獨立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)存網(wǎng)絡集線器

HUB將計算機IP地址設置為XX網(wǎng)絡中獨立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗室工程部門質(zhì)量部門產(chǎn)品部門Server服務器多位置瀏覽數(shù)據(jù)網(wǎng)關/路由器計算機1計算機2用于通用網(wǎng)絡中－2680+2640福祿克提供的數(shù)據(jù)采集軟件HydraLogger便攜式2620A/2625A/2635A配備的數(shù)據(jù)采集軟件

提供英文版本和中文版軟件NetDAQLogger網(wǎng)絡式2640A/2645A配備的數(shù)據(jù)采集軟件

提供英文版本和中文版軟件FlukeDAQ是多語言版本軟件系統(tǒng)式2680A/2686A配備的數(shù)據(jù)采集軟件

TrendLink圖形分析軟件需要另外訂購超限每個通道有獨立的標尺圖形分析軟件數(shù)據(jù)采集器應用舉例1汽車發(fā)動機性能測試檢查發(fā)動機不同位置，在不同轉速下的的溫度變化總共的溫度測量點35個，使用熱電偶進行溫度測量測量儀器–兩臺2640A，組成網(wǎng)絡結構監(jiān)控實驗室和發(fā)動機實驗室分別在兩個用玻璃隔開的房間，避免噪音和尾氣污染每臺溫度采集器盡可能地靠近測量點在測量實驗室用電腦對儀器進行遠程設置、監(jiān)測多個測量點，分布距離遠數(shù)據(jù)采集器應用舉例2汽車道路行進性能測試測試汽車在實際行進中發(fā)動機及車身的情況，包括溫度，壓力等總計15個測量點，使用熱電偶測量溫度測量環(huán)境和特點需要在行駛中測量，只能電瓶供電空間小，一般不用PC機測量環(huán)境較惡劣，高溫和低溫情況都要實驗測量儀器–2635A便攜式采集系統(tǒng)用汽車電瓶供電，耗電不及一個小燈2635A有存儲卡，可以記錄所有測量數(shù)據(jù)，存儲卡存滿可以實時更換數(shù)據(jù)采集器應用舉例3筆記本電腦測試主要測試在筆記本電腦工作時的各部件溫度變化還有一些其它的電信號測試：電壓，電流，總計15個測量點，使用熱電偶測量溫度測量環(huán)境和特點為了接近實際工作情況，空間不大工作時間長，測量速度無需很快測量儀器–用2620A便攜式采集系統(tǒng)儀器與另一臺筆記本電腦連接，數(shù)據(jù)直接進入計算機體積小，操作方便測量準確度與測量速度的關系數(shù)據(jù)采集器在快速測量時，測量準確度會下降數(shù)據(jù)采集器在快速測量時，抗干擾能力下降測量不同信號時，需要的時間不同測量直流電壓，直流電流，熱電偶，低值電阻需要時間少測量交流電壓，交流電流，高值電阻時，需要2~3倍以上的時間測量頻率時，需要6倍以上的時間每輪掃描，有一些必須做的事情，例如每次掃描都要檢查冷端溫度每次掃描都要檢查數(shù)字輸入，更新設置數(shù)字輸出、報警輸出，計數(shù)值僅掃描一路通道和掃描兩路通道時間差別不是2倍數(shù)據(jù)采集器應中的實際問題1測量電加熱設備溫度時的共模干擾測量某些交流電加熱設備溫度時，會由于漏電造成共模干擾加熱電