多通道温度测量数据采集要点

1、2010 Fluke Calibration1对于温度测量的结果您认为可信吗？如何知道测温系统的误差？需要使用哪种测温传感器才能满足您的测温要求？多通道温度测量多通道温度测量/数据采集的要点数据采集的要点2010 Fluke Calibration2MTV内容提要内容提要 温度测量的基本概念 温度测量的关键技术 用数据采集器测量温度-用数字多用表测量温度2010 Fluke Calibration3MTV温度测量的基本结构温度测量的基本结构 传感器传感器 被被测量对象测量对象测量仪表测量仪表 传感器：热电偶，热电阻，热敏电阻等 测量仪表：专用测温仪， 数字多用表2010 Fluke Calib

2、ration4MTV多路温度数据采集系统的构成多路温度数据采集系统的构成物理参数物理参数 传感器传感器 被被测量对象测量对象信号调节信号调节扫描器扫描器A/D 模模/数转换及测量数转换及测量控制器控制器显示显示/控制控制/接口接口2010 Fluke Calibration5MTV国际温度标准国际温度标准 名称：国际温度标准（ITS- international temperature scale） 定义：以若干种纯物质的相变点为分度点来实现分度氩，水，汞、镓、铟、锡、锌、铝、银、铜，金氩，水，汞、镓、铟、锡、锌、铝、银、铜，金是世界上温度数值的统一标准温度数值可表示为开尔文(K)或摄氏度()

3、 IPTS-68，ITS-90ITS-90为1989年通过的标准，替代68年的IPTS-68标准 国际温标与测温传感器关系定义了：固定点，内插公式，内插仪器（标准铂电阻）2010 Fluke Calibration6MTV 基本原理：不同金属的温差效应（帕尔帖效应）热电偶两端有温差，导致回路中产生热电动势温度范围：-200oC至1600oC 热电偶类型E，J，K，N等10多种有廉金属（J，K，N，E，T等）和贵金属（S，R，B等）之分 电压与温度的关系有统一的标准 特点和应用温度响应快，测量电路简单，经济，适用于一般温度测量需要金属金属 A (镍铬镍铬)金属金属 B (镍硅镍硅)电压差电压差

4、V/C+_K型热电偶型热电偶被测物体/环境热电偶测温基本概念和要点热电偶测温基本概念和要点2010 Fluke Calibration7MTV 信号电平低，需要低电平放大B型热电偶：温度变化从0至1600 , 输出只有11.263mV，小于1 V / 。很容易受到干扰的影响 电压/温度特性非线性，需要线性化 热电偶温度分度表是以参考端为零度时标定的，需要对参考端(冷端)进行补偿热电偶测温的技术要求热电偶测温的技术要求2010 Fluke Calibration8MTV热电偶温度补偿问题热电偶温度补偿问题只有测量端为0度时，热电偶测得的电压才能反映热端的温度外部补偿：制作一个温度永远为0度的冷端

5、。内部补偿：是用仪表测量实际参考端温度，将最终的测量值进行相应的温度补偿。VTT1AB铜铜工作端工作端VTV2V1 T2T10 2010 Fluke Calibration9MTV外部冷端补偿外部冷端补偿外部冷端补偿原理原理：保证 T20应用：使用冰点槽或其他已有准确温度值的外部热源外部冷端补偿特点准确度高需外部设备T1+-+-V (T )TCTCV (0 C)J1V (0 C)+V (0 C)=0J1J2V (0 C)J20 CV=V (T )oTCTC0冰点槽T22010 Fluke Calibration10MTV内部冷端补偿内部冷端补偿被测物体的实际温度为T1，热电偶冷端温度为T2若V

6、1是热偶冷端温度为零，T1时的电压，V2是热偶冷端温度为零，T2时的电压当热偶冷端温度为T2, 实际测量电压 Va V1V2 （1）保证测量准确的方法：加上冷端补偿电压V2V1=（V1-V2）+ V2 = Va + V2 =实际测量电压 + 冷端补偿电压 （2）VTV2V1 T2T10 2010 Fluke Calibration11MTV内部冷端补偿内部冷端补偿内部冷端补偿原理原理： V1 = Va + V2 = 实际测量电压 + 冷端补偿电压冷端温度由测温仪内置的测温元件测出冷端补偿电压由计算机算出。内部冷端补偿特点方便， 不需外部设备准确度降低-测量温度的误差-测温点与连接点温度不易一致

7、 热电偶负端 热电偶正端 测温仪 T1测温元件测温元件T22010 Fluke Calibration12MTV5500A/5520A内部冷端补偿内部冷端补偿在接入端用厚铜片增加温度稳定性高低端位置靠近，让温度一致测温元件置于高低端之间准确测出冷端温度T2，计算出应该补偿的电压 5520温度补偿电路大面积厚铜片保证等温体高精度热敏电阻2010 Fluke Calibration13MTV实际应实际应用必用必须须考考虑虑的的问题问题补偿导线补偿导线补偿导线的作用延长测量距离补偿导线的分类延伸型与热偶相同的材料补偿型在常温用与热电偶温度特性相同的金属线， 不改变改热偶的热电关系热电热电偶接偶接头头

8、2010 Fluke Calibration14MTV铂电阻，铜电阻，镍电阻铂电阻，铜电阻，镍电阻高准确度高准确度标准铂电阻是标准铂电阻是温度标准温度标准 高灵敏度高灵敏度输出基本是线性的输出基本是线性的需要激励电流，测量电路稍复杂需要激励电流，测量电路稍复杂用用热电热电阻阻测测量温度量温度2010 Fluke Calibration15MTV 铂电阻温度基本原理：铂电阻的阻值随温度变化而变化 温度范围：-260 960 阻值和温度的对应关系 ：ITS-90国际温标 特点-准确度高，线性好，稳定性好，适用于高精度测温以及计量检定和校准-测温范围窄，价格较贵，需要激励电流，高精度需要四线测量铂电

9、阻测温基本概念和要点铂电阻测温基本概念和要点2010 Fluke Calibration16MTV铂电阻测温基本概念和要点铂电阻测温基本概念和要点标准铂电阻： SPRT工业铂电阻： PRT*AA级，A级，B级和C级*AA级在国际上称为精密铂电阻四线电阻/二线电阻三线电阻 2010 Fluke Calibration17MTV 测量两个测量两个SENSE 端间的电压得到电阻值端间的电压得到电阻值 RL = VRL/IR RLHiSHiSLoLoVRLIR欧姆表欧姆表被测电阻被测电阻VHiLo消除引线电阻的四线电阻接线方式消除引线电阻的四线电阻接线方式2010 Fluke Calibration1

10、8MTV 测量两个测量两个SENSE 端间的电压得到电阻值端间的电压得到电阻值 RL = VRL/IR RLHiSHiSLoLoooVRLIR欧姆表欧姆表被测电阻被测电阻VHiLoSLoSHi消除引线电阻的四线电阻接线方式消除引线电阻的四线电阻接线方式2010 Fluke Calibration19MTV铂电阻基本参数铂电阻基本参数 SPRT：依据ITS-90工作温区 a7, b7, c7 （0.01660.323 C） a4, b4 （-189.344 0.01C） 或者 a8, b8 （0.01419.527 C） PRT： 用CVD公式 A，B，C 参数 或者 , ， 参数参数精密精密级

11、级(AA(AA级级)PRT )PRT ( (=0.00392)=0.00392)工工业级业级PRT PRT ( (=0.00385)=0.00385)A3.985 X 10-3 C-13.9083 X 10-3 C-1B-5.870 X 10-7 C-2-5.775 X 10-7 C-2C-4.000 X 10-12 C-4-4.183 X 10-12 C-4-0,)100)(1100() 1100(10010,) 1100(1001)(3ttttttRottttRoCtr-0,)100(10),1 ()(322tttCBtAtRotBtAtRoCtr2010 Fluke Calibratio

12、n20MTV热热敏敏电电阻阻热敏电阻是对热敏感的半导体电阻灵敏度较高，电阻温度系数要比金属大10100倍以上稳定性好、过载能力强体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度容易加工成复杂的形状电阻值可在0.1100k间工作温度范围一般适用于-55100，高温器件可以达到3152010 Fluke Calibration21MTV用传感器测量温度用传感器测量温度热电热电偶偶热电热电阻阻热热敏敏电电阻阻测测温范温范围围宽宽中等中等窄窄准确度准确度低低最高最高高高坚坚固性固性最最坚坚固固脆弱脆弱坚坚固固费费用用低低高高低低响响应时间应时间最快最快慢慢中等中等2010 Fluke

13、 Calibration22MTV数字表测温和专用测温仪的区别数字表测温和专用测温仪的区别量程数字表量程与测温所需要的范围往往不匹配测量电流也往往不匹配-通常过大转换公式大多数数字表没有内置转换公式测量温度的方法在用热电阻测量温度时，专用测温仪用电流倒向，两次测量的方法在用热电偶测量温度时，冷端温度补偿的设计的严格要求，数字多用表都很难做到方便专用测温仪有平均值，绘制曲线，通道间温度差，最大值/最小值等许多实用的功能2010 Fluke Calibration23MTV福禄克多路温度数据采集系列福禄克多路温度数据采集系列 便携系列 2620/2625/2635 分布式网络系列 2640/264

14、5 集成式网络系列 2680/2686 多种解决方案，便携/网络/集成系统 在数据采集器中，测量温度最准确 坚固耐用，可在恶劣环境应用 -20C +60C 配备齐全，包含软件2010 Fluke Calibration24MTV福禄克多路温度数据采集专利接入方式福禄克多路温度数据采集专利接入方式 20个通用通道九种热电偶: J, K, T, E, N, R, S, B, C，铂电阻：两线或四线（10通道） 良好的抗干扰屏蔽设计 接线盒内有厚铜板，提供温度均衡的温度补偿 多种信号测量交直流电压、电流，电阻，频率 接线简单方便，配多个接口盒可随时更换通用接线盒适合福禄克所有温度数据采集器系列通用接

15、线盒适合福禄克所有温度数据采集器系列2010 Fluke Calibration25MTV 三种型号2620A：与计算机连接实时保存数据2625A：内部存储器保存4万多个数据2635A：256K存储卡保存5万多个数据 多种功能，现场使用，方便灵活热电偶测温准确度 0.39C 可外接电池供电：9V至14V工作环境温度宽 0C +60C抗干扰强4个报警输出8个数字输入和输出通道便携式便携式 系列系列2010 Fluke Calibration26MTV单机单机/ /双机工作双机工作21/4221/42通道通道与计算机联机工作工作与计算机联机工作工作数据直接传入计算机数据直接传入计算机电缆电缆连连接

16、接便携式数据采集器应用便携式数据采集器应用2010 Fluke Calibration27MTV单机单机2121通道通道不与计算机联机不与计算机联机数据直接存入仪器存储器数据直接存入仪器存储器2625A应用应用2010 Fluke Calibration28MTV单机单机2121通道通道不与计算机联机不与计算机联机数据直接存入仪器存储器数据直接存入仪器存储器测试完成后，将数据转入到计算机测试完成后，将数据转入到计算机电缆电缆连连接接2625A应用应用2010 Fluke Calibration29MTV单机工作单机工作2121通道通道独立工作独立工作数据存储在数据存储在PCMCIA PCMCI

17、A 卡存储器卡存储器2635A应用应用2010 Fluke Calibration30MTV单机工作单机工作2121通道通道独立工作独立工作数据存储在数据存储在PCMCIA PCMCIA 卡存储器，卡存储器，测试完成后，将数据转入到计算机测试完成后，将数据转入到计算机2635A应用应用PCMIA2010 Fluke Calibration31MTV 网络型数据采集器以太网接口通讯结构传输距离远，传输数据快可通过网络构成20台，400个通道的测温系统 两种型号可选高精度型 2640A 热电偶测温 0.4C 18位分辨率，准确度0.01%每秒100通道扫描速度，测量电压至300V高速型 - 264

18、5A 热电偶测温 0.8C 1,000通道扫描速度，可测量电压至50V 应用广泛，适应性强: -20C - +60C分布式网络型分布式网络型 2640A/2645A2010 Fluke Calibration32MTV集成式网络型集成式网络型 - 2680A/2686A 2686A 应用PC卡的数据采集器 6 个槽孔，最后的槽可接数字模块两种模拟通道一种数字通道 一台主机可连接6个插槽，总计120个通道 通过网络可构成2000通道的系统 可选外置存储卡型 - 2686A（可独立工作） 三种模块可选高精度型，高速性，数字型 应用广泛，适应性强: 0C - +60C 可远程遥控和查看 2010 F

19、luke Calibration33MTV高速模块2680A - FAI 0.7C 测温准确度1000读数/秒16 bit 模数转换器0.02%10 V 分辨力50V最大输入电压输入保护 350V电子开关 高精度模块2680A - PAI0.4 C 测温准确度100 读数/秒 18 bit 模数转换器0.01%10 V分辨力150/300V 最大输入电压输入保护1600V干簧开关模拟测量模块技术指标模拟测量模块技术指标2010 Fluke Calibration34MTV独立的数据采集系独立的数据采集系统统现现存网存网络络集集线线器器 HUB将计算机将计算机IPIP地址设置为地址设置为198.

20、178.246.1198.178.246.1XXXX网络中独立的数据采集系统网络中独立的数据采集系统2010 Fluke Calibration35MTV实验实验室室工程部工程部门门质质量部量部门门 产产品部品部门门Server服服务务器器多位置浏览数据多位置浏览数据网关网关/路由器路由器计计算机算机1计计算机算机2用于通用网络中用于通用网络中2680+26402010 Fluke Calibration36MTV福禄克提供的数据采集软件福禄克提供的数据采集软件 Hydra Logger 便携式 2620A/ 2625A/2635A 配备的数据采集软件 提供英文版本和中文版软件 NetDAQ

21、Logger 网络式 2640A/ 2645A 配备的数据采集软件 提供英文版本和中文版软件 Fluke DAQ 是多语言版本软件 系统式 2680A/ 2686A 配备的数据采集软件 Trend Link图形分析软件 需要另外订购2010 Fluke Calibration37MTV超限超限每个通道有每个通道有独立的标尺独立的标尺图形分析软件图形分析软件2010 Fluke Calibration38MTV数据采集器应用举例数据采集器应用举例1汽车发动机性能测试检查发动机不同位置，在不同转速下的的温度变化 总共的温度测量点35个，使用热电偶进行温度测量测量仪器 两台2640A，组成网络结构

22、监控实验室和发动机实验室分别在两个用玻璃隔开的房间，避免噪音和尾气污染 每台温度采集器尽可能地靠近测量点 在测量实验室用电脑对仪器进行远程设置、监测 多个测量点，分布距离远2010 Fluke Calibration39MTV数据采集器应用举例数据采集器应用举例2 汽车道路行进性能测试 测试汽车在实际行进中发动机及车身的情况，包括温度，压力等 总计15个测量点，使用热电偶测量温度 测量环境和特点需要在行驶中测量，只能电瓶供电空间小，一般不用PC机测量环境较恶劣，高温和低温情况都要实验 测量仪器 2635A 便携式采集系统 用汽车电瓶供电，耗电不及一个小灯 2635A有存储卡，可以记录所有测量数

23、据，存储卡存满可以实时更换2010 Fluke Calibration40MTV数据采集器应用举例数据采集器应用举例3 笔记本电脑测试-主要测试在笔记本电脑工作时的各部件温度变化-还有一些其它的电信号测试：电压，电流，-总计15个测量点，使用热电偶测量温度 测量环境和特点为了接近实际工作情况，空间不大工作时间长，测量速度无需很快 测量仪器 用2620A 便携式采集系统-仪器与另一台笔记本电脑连接，数据直接进入计算机-体积小，操作方便2010 Fluke Calibration41MTV测量准确度与测量速度的关系测量准确度与测量速度的关系数据采集器在快速测量时，测量准确度会下降数据采集器在快速测

24、量时，抗干扰能力下降测量不同信号时，需要的时间不同-测量直流电压，直流电流，热电偶，低值电阻需要时间少-测量交流电压，交流电流，高值电阻时，需要23倍以上的时间-测量频率时，需要6倍以上的时间每轮扫描，有一些必须做的事情，例如-每次扫描都要检查冷端温度-每次扫描都要检查数字输入，更新设置数字输出、报警输出，计数值仅扫描一路通道和扫描两路通道时间差别不是2倍数据采集器数据采集器应应中的中的实际问题实际问题12010 Fluke Calibration42MTV测量电加热设备温度时的共模干扰测量电加热设备温度时的共模干扰测量某些交流电加热设备温度时，会由于漏电造成共模干扰-加热电压往往很高，-测量的温度信号，特别是热电偶信号，特别往往很小共模干扰会造成开路热电偶检测功能不正常-开路热电偶检测是测试热电偶的电阻-有共模干扰时，阻值测量错误用