PT100高精度温度测量.doc

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1、仪器科学与光电工程学院智能温湿度测量记录仪研究报告光信息科学与技术03级3班科技创新小组1.研究意义现在的精密测量和精密加工中，环境因素是影响精度的主要因素之一，其中的温度、湿度是环境的两项主要指标。当前，已经开发了很多温湿度测量系统，一些高精度温度传感器的精度可到±0.01℃，然而价格非常昂贵，一般只作为高分辨力的精度测量和用作测温仪器的标准。而对于生产应用中的较低精度温湿度测量系统，现有的系统多采用了与计算机直接结合的工作模式，增加了系统的成本。鉴于目前的情况，我们提出以价格低廉的单片机作为控制核心，以多个温度、湿度

2、传感器作为测量元件，构成了低成本的智能温湿度测量系统。在该系统中，根据测量空间或设备的实际需要，由多路温度、湿度传感器对关键温度点进行测量，由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、存储，实现温、湿度的智能测量。经初步预算，该系统的成本仅为数百元人民币，价格低廉。另外，该系统具有与计算机的通讯功能，在长时间数据采集完成后，可以将数据在传送到计算机进行相关的研究分析。因此，该系统即具有现有的计算机控制的智能测量功能，又节省硬件成本。另外，我们所设计的智能温湿度测量系统外形尺寸小，即可用于实验室环境温度的测量，又可用于仪

3、器、大型设备等的内部环境测量。其功能如下：1.测量空间多点的温度和湿度：根据测量空间或设备的实际需要，由多路温度、湿度传感器对关键温、湿度敏感点进行测量，由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、数据处理、存储，实现温湿度的智能、多空间点的测量。2.长时间测量数据记录功能：可以根据需要设置数据记录时间间隔，数据存入数据存储器。3.通讯功能：与计算机通讯功能，采用RS232串行通讯方式最远传输距离为20米。采用此通讯方式成本低。将采集的数据传入计算机，在Windows环境下通过对温湿度数据进行分析，得出空间温度场和湿度

4、场的分布情况。要求达到的技术指标：测温范围：-20℃～100℃测温精度：±0.1℃测湿范围：0～100%RH测湿精度：±3.5%RH测量仪特点：1．长周期数据自动记录2．空间温度场、湿度场测量3.精度较高4.价格低廉2.研究内容2.1总体方案设计以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，误差修正等关键技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量系统。该系统，可分为温度信号调理电路，湿度信号调理电路，A/D转换及滤波电路，数据存储及显示电路。选用的主要器件有：温度传感器PT100，图2.1系统原理框图湿度传感器

5、HIH-4000-1，Atmel89C52，A/D转换器ICL7109，数据存储器28C64或6264，液晶显示模块GXM12232E，模拟开关CD4051，MAX232，高精度集成运算放大器OP07。Pt100温度传感器2.2各部分电路设计2.2.1温度信号调理电路采用Pt100温度传感器，利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温，其温度/阻值有一定的函数变化,这个温度/阻值函数，需要用程序来实现。其特点是精度高，稳定性好，适合于较高要求的工业、计量测试等使用要求。Pt100传感器温度/阻值对

6、应关系为：（1）-200℃

7、控制在100倍左右较为合适。这通过调节电位器W2实现。在0℃是，应调节W1，使电桥达到平衡。HIH-4000电容式湿度传感器2.2.2湿度信号调理电路选用的湿度传感器HIH-4000-1芯片内具有信号处理功能，该传感器的线性电压输出可直接输入A/D中。图2.2.2.1湿度传感器特性该元件具有多层结构，能适应环境的不利因素，像在潮湿，灰尘，污垢，油类等环境中具较强的抗力。另外该传感器还有精度高，体积小巧便于安装，响应时间短，互换性较好等优点。可以根据该传感器的技术要求，由软件来实现温度补偿，提高测量精度，其特性曲线见图2.

8、2.2.1。根据上述传感器特性曲线，设计了图2.2.2.2所示的电路图。2.2.3滤波电路及AD转换电路图2.2.3.1二阶低通滤波电路2.2.3.1滤波电路温湿度传感器的输出信号经过各自的信号调理电路之后，由于元器件，电缆线，电源等噪声的干扰，输出波形会发生变化。此时可根据系统的特性设置一低通滤波器，具体电路如图所