毕业设计（论文）-基于MCS51的多功能温度测量仪

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1、第1章绪论1.1引言“工欲善其事，必先利其器”，这是中国的一句古话，人们早就知道工具的重要性。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们对仪器仪表作用的认识愈加深入。作为工业自动化技术工具的自动化仪表与控制装置，在高新技术的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。而温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高。因此，温度测量和温度测量技术的研究也是一个重要的研究课题。在冶金、化工、电力、机械和食品生产中都需要对温度进行测量和控制。尤

2、其是在炼钢的过程中，温度更是一个至关重要的参数，它直接关系到一炉钢铁能否练成，以及钢铁的内部质量的好坏。因此，合理的钢水温度范围以及准确地测量生产过程中的钢水温度对提高产品的质量、产量，降低消耗和实现冶金自动化，均有积极作用。测量钢水温度的检测环境极为恶劣，尤其是转炉过程中，钢铁在融化状态下，温度可达1500-1700摄氏度，有时甚至超过1750摄氏度。而且在测量的过程中，钢水液面不断的激烈搅动，强烈冲刷传感器，这些都对钢水温度的测量产生了强大的干扰。因此，在类似于钢水温度测量的特种温度测量的场合中，对传感器和测量仪表都有严格的特殊要求。1.2国内外测温状况随着国内外工业

3、的日益发展，温度检测技术也不断地进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围也较广泛，大致包括以下几种方法[2l1.2.1利用物体热胀冷缩原理制成的温度计利用此原理制成的温度计大致分成三大类:{1)玻璃温度计，它是利用玻璃感温包内的测温物质(水银、酒精、甲苯、煤油等)受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的;(2)双金属温度计，它是采用膨胀系数不同的两种金属牢固粘合在一起制成的双金属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同而产生弯曲，自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度;(3)压力式温度计，它是由感温物质(氮气、水银、二甲苯

4、、甲苯、甘油和低沸点液体如氯甲烷、氯乙烷等)随温度变化，压力发生相应变化，用弹簧管压力表测出它的压力值，经换算得出被测物质的温度值。1.2.2利用热电效应技术制成的温度检测元件利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍为应用最广泛的检测元件。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用的热电偶有以下几种:(1)镍铬－镍硅，型号为WRN，分度号为K，测温范围0-900，短期可测1200。(2)镍铬－康铜，型号为WRK，分度号为F，测温范围0-600，短期可测800。(3)铂姥－铂，型号为WRP，分度号为S，在1300

5、以下的温度可长期使用，短期可测1600.(4)－，型号为WRR，分度号为B，测温范围300-1600，短期可测1800。其他还有非常用的热电偶。1.2.3利用热阻效应技术制成的温度计用此技术制成的温度计大致可分成以下几种:(1)电阻测温元件，它是利用感温元件(导体)的电阻随温度变化的性质，将电阻的变化值用显示仪表反映出来，从而达到测温的目的。目前常用的有铂热电阻(分度号为Pt100、Pt10两种)和铜热电阻(分度号有Cu50、Cu100两种)。(2)导体测温元件，它与热电阻的温阻特性刚好相反，即有很大副温度系数，也就是说温度升高时，其阻值降低。他们的关系为式中—在温度T(

6、K)时的电阻值(Ω)；－在温度(K)时的电阻值(Ω)；－自然对数的底，等于2.781……；－常数，其值与半导体材料的成分和制作方法有关。(3)陶瓷热敏元件它的实质是利用半导体电阻的正温特性，用半导体陶瓷材料制作而成的热敏元件，常称为PCT或NCT热敏元件。PCT热敏元件分为突变型及缓变型二类。突变型PCT元件的温阻特性是当温度达到顶点时，它的阻值突然变大，有限流功能，多数用于保护电器。缓变型PCT元件的温阻特性基本上随温度升高阻值慢慢增大，起温度补偿作用。NCT元件特性与PCT元件的突变特性刚好相反，即随温度升高，它的阻值减小。1.2.4利用热辐射原理制成的高温计辐射测温

7、在近年相对其他的测温领域显得活跃些，热辐射高温计通常分为两种：一种是单色辐射高温计，一般称光学高温计；另一种是全辐射高温计，它的原理是物体受热辐射后，视物体本身的性质，能将其吸收、透过或反射。而受热物体放出的辐射能的多少，与它的温度有一定的关系。热辐射式高温计就是根据这种热辐射原理制成的。1.2.5利用声学原理进行温度测量声学法温度检测技术是近年来发展起来的一项新技术，利用该技术，可以对炉内的烟气温度测量值和火焰分布在线检测，判断炉的燃烧状况，进行实时调节和控制。声学温度检测技术的基本原理是通过测量声波传感器间的声波传播时间以