智能温度测量仪文献综述

文献综述

毕业设计题目：智能温度测量仪

智能温度测量仪的研究与实现

包彩强

（06电子信息工程（1）班E06610131）

一、前言

温度是确定物质状态的重要参数，在许多工艺过程中常常需要使物料或成品达到某一特定的温度范围。在生产过程的检测和监控中，对温度进行及时而又准确的测量是最普遍和最重要的检测项目之一[1]。

在服装、食品等一些轻工业中，对温度控制的范围、精度有特殊的要求，且对温度检测设备的造价十分敏感，因而需要一种经济而实用的温控系统。

如在服装工业中，服装的印染、烫画，温度一般要求在150~180℃，温控精度在0~399℃范围内应达到 2℃，时间以s为单位。如果温度或时间不能满足要求，则产品的质量就达不到要求，甚至可能损坏原材料。因此要求较高的温度及时间精度[2]。

随着对生产效率的要求不断提高，对温度检测的要求也越来越高，融合现代检测技术和控制理论的智能检测是当今温度检测的一大趋势，研究和开发适用场合多样化、测温对象多样化、检测设备数字化以及检测元件新型化的测温仪表是国内外测温仪表研究的重点[3~4]。

二、国内外测温技术及其发展趋势

2.1 国内外测温技术现状

随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也有了不断的进步，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。

(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：玻璃温度计、双金属温度计、压力式温度计。

(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检测元件之一。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，因此广泛作为温度传感器的敏感元件。

(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: 电阻测温元件、导体测温元件、陶瓷热敏元件。

(4)利用热辐射原理制成的高温计。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；一种是全辐射高温计，它的原理是物体吸收热辐射后，视物体本身的性质，能将它吸收、透过或反射[3]。

2.2 国内外温度检测技术的发展动向

随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方面。

(1)扩展检测范围。现在工业上通用的温度检测范围为-200~30000℃，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切。

(2)扩大测温对象。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从工业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。

(3)发展新型产品。利用老的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足于用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。

(4)适应特殊环境的测温。在许多场合中的温度检测器有特殊要求，例如防爆、防硫、耐磨等性能要求；又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

(5)显示数字化。温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无度数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

(6)标定自动化。应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器[5~8]。

根据上述要求，国内外温度仪表制造商将向以下几方面发展：

(1)继续生产量大面广的传统温度检测元件，如：热电偶、热电阻、热敏电阻等。

(2)加强新原理、新材料、新工艺的开发。如近来己开发的炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜铂电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等。

(3)向智能化、集成化、适用化方向发展。新产品不仅要具有检测功能，又要具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展。

随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也有了不断的进步，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：

(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：玻璃温度计、双金属温度计、压力式温度计。

(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检测元件之一。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，因此广泛作为温度传感器的敏感元件。

(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: 电阻测温元件、导体测温元件、陶瓷热敏元件。

(4)利用热辐射原理制成的高温计。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；一种是全辐射高温计，它的原理是物体吸收热辐射后，视物体本身的性质，能将它吸收、透过或反射[4]。

三、智能温度测量仪的简介及其评价

3.1 智能测温仪的工作原理

图1：系统框图

从温度传感器过来的mV信号，送到仪表放大器将信号放大，再经A/D转换为数字量送单片机。由人工智能算法根据给定值和实测值，得到输出控制数字量，再经D/A转换成模拟量，最后又经V/I转换成标准控制信号，作为仪表的输出。从输入口输入的电压信号，经A/D转换为数字量送单片机。由人工智能算出电压值，并输入到显示部分进行显示，以显示所测得的电压值[4]。

3.2 智能温度测量仪的评价

由于工业测温都是在设备正常运行时测量设备内部或者产品各部位的温度，人工测温需要将机器关闭并且打开设备将温度测量器深入。这样不但造成时间浪费，而且不能实时得知设备是否正常运作，产品有没达到要求温度。如果不能实时测得温度，就不能实时控制设备或产品的温度，这样就不能保证产品的质量，而且有的