XI’AN JIAOTONG
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.2
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-1
第六讲 温度的测量
引言
?温度的测量是生活中
?设计一个恒温热水器：水温下降可以自动
启动加热，当加热到需要的电压时停止加
热，以保持水温恒定。你会选用什么传感
器？传感器选用有什么原则？如何设计电
路？
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-2
第六讲 温度的测量
引言 —— 温度的测量方法
温度会引起什么变化？
?金属 热电阻：温度 /热量 ?电阻
?热电偶,温度 /热量 ?温差电动势
?半导体热敏电阻：温度 /热量 ?电阻
?红外释热测温：温度 ?红外热辐射
?色温法：温度 ?金属颜色变化（炼钢）
?石英：温度 ?石英震荡频率
?形变
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-3
第六讲 温度的测量
引言
? 由于传感器本身存在热容以及传热介质含有热
阻，这导致了温度测量的特殊问题 —— 热惯量 。
因此，对温度传感器有特殊的要求。
? 有些传感器输出是电流信号，如果想得到电压
信号，必须进行 流压转换 。
? 传感器或测量系统测量的结果应该是可信的。
对此的 验证 过程称为 标定 。
? 而由于系统存在误差，需要对测量电路 校准 来
消除。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-4
第六讲 温度的测量
本讲内容（ 2课时）
?温度系统的热惯量
?传感器的标定
?测量系统的校准
?温度传感器
?AD590测温电路
?训练内容 1：热电阻阻值随温度的变化
?训练内容 1：热电阻测温电路
?训练内容 2：用 AD590测温电路测体温
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-5
§ 6.1 温度系统的热惯量
热容、热阻及热惯量
?热容：物体温度发生变化需要吸热或放热
DQ=CmDt
C为比热容,m为质量,Dt为温度变化
?热阻：表征了介质的 传热能力,即介质传热的快慢
?手拿盛了开水的玻璃杯不感觉烫，是因为玻璃杯热
阻很大，传热很慢，且大多散失在空气中
?人体皮肤以及皮下脂肪有很大的热阻，所以人可以
保温；而蛇热阻很小，故是冷血动物
?系统具有 热容量,传热介质有 热阻
?温度升降需要经历一定的时间
?此种性质称为系统的 热惯量
?热容量越大，热阻越大 ?热惯量越大
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-6
§ 6.1 温度系统的热惯量
温度传感器的特殊要求
?传感器的外壳和内部材料具有一定热容和热阻
?传感器具有一定的 热惯量
?传感器与被测物达到热平衡需要一定的时间
?传感器热惯量过大的危害
?不能迅速反应被测温度的变化
?传感器吸热和放热会干扰被测系统的温度
?温度传感器的热惯量要尽可能小
①体积要小，材料比热容要小；
②使用导热良好的封装材料（热阻小）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-7
§ 6.2 传感器的标定
对传感器的要求
?线性度好
?无滞环误差
?重复性好
?灵敏度适中
?精度适中（误差限 ± 0.05、相对误差限
± 0.05％、标准偏差、方差）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-8
§ 6.2 传感器的标定
标定的过程及目的
?标定：传感器的输入输出关系是 已知 的，
传感器或测量系统测量的结果应该是可信
的。对此的 验证 过程称为标定。
?标定的过程：用 待标定的传感器 对 标准物
理量 进行 测量,记录一系列的对应量值，
并由此得到传感器的线性度、精度、灵敏
度、迟滞特性、重复性等。
?标定的目的,验证 传感器输出信号值与被
测量值之间的对应关系
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-9
§ 6.2 传感器的标定
对标定的进一步说明
?传感器的标定是对 个体 （某个传感器）
?标定的目的是 验证 传感器的输入输出关系，而
不是建立输入输出关系。如果是建立输入输出
关系，称为测试）
?标定只是是验证传感器的输入输出关系，并不改变传感器的特性
?标定无法直接提高系统的精度，但我们可以根
据标定的结果调整系统的参数或者传感器的输
入输出关系式的参数，以提高系统的精度
?传感器使用一段时间之后，一般要重新标定
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-10
§ 6.2 传感器的标定
标准物理量的生成办法
?标准设备：配有 高精度 的传感器、高精度的测
量系统及控制装置，可以 提供高精度的标准被
测量,一般 至少比传感器精度高一个数量级,
这个被测量对于传感器来说可以看成 理想 的。
?此时标定的实质：进行待标定传感器与标准传感器
之间的 比较
?如：温度 —— 温箱；重量 —— 标准质量原器、砝码；
长度 —— 块规
?其它办法：标准大气压下水的冰点作为 0℃,沸
点作为 100℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-11
§ 6.3 测量系统的校准
?校准的原因：系统存在误差，如元件的不精确（ R,L,C、运放等），环境的影响
?校准的目的,消除系统误差 。
?校准的方法：调节 R,L,C 及其配比等
?测量系统的校准：
?调零点 （或量程下限）
?调满度 （或量程上限）
?测量系统进行零点或满度校准时，必须保证被
测量达到并 稳定 在对应值。
?已调整好的零点和满度应保持不变
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-12
§ 6.4 几种常用的温度传感器
金属热电阻
?原理：在一定温度范围内，金属材料的电阻与
温度成一定 函数关系 。
纯金属,Rt = R0（ 1+ a t + b t2 + … ）
?热电阻材料：
要求：线性度好、特性稳定、测量范围宽
主要是铂、铜、镍等。
?负面效应：
如果连接导线很长，导线的电阻受环境温度影
响会造成测量误差，通常要采取 补偿 措施来消
除这种误差
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-13
差动放大 100倍
电桥
§ 6.4 几种常用的温度传感器
金属热电阻的测温电路
+ 5 V
R
t
t °
u
o
R
w
-
O P 0 7
+
6
4
7
2
3
+ 5 V
2 0 k W
1 0 k W
5, 1 k W
1 0 k W
1 0 k W
1 0 0 k W
1 0 0 k W
- 5 V
5 0 2
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-14
训练内容 1：热电阻测温电路
训练项目（ P52，图 6-1,50’）
?连接电桥，并调平衡：
?在面包板上连接电桥；
?在室温下调节电位器，使电桥平衡；
?用手给热电阻加热，用示波器或万用表观察
电桥输出电压的变化情况。
?接入差动放大器：
?电桥的两个输出端接到自制温度电路板上差
动放大器两个输入端。
?给热电阻加热，用示波器或万用表观察电桥
输出电压的变化情况。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-15
训练电路板简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-16
u
o
-
OP07
+
6
4
7
2
3
+5V
10kW
10kW
100kW
100kW
-5V
训练内容 1：热电阻测温电路
训练项目（ P52，图 6-1,10’）
Ⅰ Ⅱ
直流电源
10k
Ω
5.1k
Ω
3k
Ω
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
直流电源的使用：
? 开启之前 逆时针 旋到底
?, 跟踪,按下
电阻的读取
?色环
?万用表
面包板 P28
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-17
§ 6.4 几种常用的温度传感器
半导体热敏电阻
?原理：半导体的 导电能力 受温度影响较大
?优点：半导体热敏电阻的 阻值较大,即使
用长达数千米的连接导线，导线电阻通常
也可以忽略不计。
?缺点：大多数半导体热敏电阻阻值与温度
的关系不是线性的。半导体热敏电阻的伏
安特性也多是非线性的。
?测温电路,电桥
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-18
§ 6.4 几种常用的温度传感器
半导体集成温度传感器
?感温器件：热敏晶体管，采用硅半导体集
成工艺而制成
?特点：集成了温度补偿或非线性补偿电路，
感温范围很宽，线性度较好。
?按输出量分类：
?电流型：如 AD590
?电压型
?频率型
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-19
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590的性能和主要参数
? AD590的特性：温控电流源
I(μA) = T(K)
t(℃ ) T(K) I(mA)
-273.16 0 0
0 273.16 273.16
100 373.16 373.16
? 工作电压,4～ 30V
? 工作范围：
AD590JH,0～ 70℃
型号 工作范围
AD590I,J,K,L,M 0～ 70℃
AD590A,B,C -25～ 70℃
AD590S,T,U -55～ 125℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-20
§ 6.5 AD590 测温电路
测温电路的设计目标
?目标,I(mA) = T(K)； uo(V)=0.05t(℃ )
t(℃ ) T(K) I(μA) uo(V)
0 273.16 273.16 0
100 373.16 373.16 5
?需要做的工作：
①把电流 I转换为电压 uo（流压转换）
② 0℃ 时输出 0V；
③ 100℃ 时输出 5V；
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-21
§ 6.5 AD590 测温电路
简单的流压转换
?问题：随着温度的升高，电流
增大,uo很大，造成 AD590的
工作电压降低，甚至低于它的
稳定工作电压
?解决思路：最好 使 AD590的工
作电压恒定
i
A
+
-
A
D
5
9
0
+1 0 V
黄
绿
u
o
= i
A
R
R
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-22
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590构成的测温电路
? 完成①,流压转换
uo = iR
提供 0电位点以及 R
—— 运放
? 完成②,0℃ 时输出 0V
i = iA - i0 = iA- 273.16mA
选择适当 R1
? 完成③,100℃ 时输出 5V
选择适当的 R2
i
A
-
A D 5 9 0
u
o
-
+
- 1 0 V
黄绿
i
R
2
2 0 k W
+ 1 0 V
- 1 0 V
+
i
0
2 7 3,1 6 m A
+10V
R
1
1
10 3 6, 6
2 7 3, 1 6
VRk
Am? ? W
2
5 50
100
VRk
Am? ? W
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-23
流压转换
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590构成的测温电路
0℃ 补偿
? ? ? ?20 ot u V?℃
? ? ? ?
00
1 0 0 5
ot u V℃
i
A
+
-
A D 5 9 0
u
o
-
O P 0 7
+
+ 1 0 V
- 1 0 V
黄绿
6
4
7
2
3
i
R
1
3 6, 6 k W
R
2
5 0 k W
2 0 k W
+ 1 0 V
- 1 0 V
4 7 k W
i
0
R
w 1
R
w 2
Rw1：零点校准（调零）
Rw2：满度校准（调满度）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-24
§ 6.5 AD590 测温电路
测温电路的校准
?为什么需要校准？
?因为电路中的元件（如 R,C,L、运放等）含有误
差，导线含有电阻，为了使测量电路可以得到精确
的测量值，必须对这些 误差 进行 补偿 。
?AD590测温电路中的电位器 Rw1,Rw2就是起补偿作用
的
?AD590测温电路的校准过程
?零点校准, 0℃ ～输出 0V。要求将 AD590置于 0℃ 的
环境中，调节 Rw1，使 uo = 0V。
?满度校准, 100℃ ～输出 5V。要求将 AD590置于
100℃ 的环境中，调节反馈电阻 Rw2，使 uo = 5V 。
?这些可调元件的参数一经调定就不允许再变动。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-25
训练内容 2：用 AD590测量体温
操作步骤（ P48,30’）
?连接电路之前，先调节 R2=50kW；
注意：应把 R2 从电路中断开
?连接电路；
?使用当前室温校准电路（如室温为 20℃,
即：使输出 uo=1.00V ）
?测量手的体温，记录测量值。
uo = V； t = ℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-26
i
A
+
-
AD590
u
o
-
OP07
+
+10V
-10V
黄绿
6
4
7
2
3
i
R
1
36.6kW
R
2
50kW
20kW
+10V
-10V
47kW
i
0
10kW
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 2：用 AD590测量体温
接线示意图（ P54）
示波器
电路的检测方法：
1,检查电源供电是否正常？
2,检查电路中各点的电压；
3,有问题，检查①连接点②导线
直流电源的使用：
? 开启之前 逆时针 旋到底
?, 跟踪,按下
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-27
训练电路板简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-28
训练内容 2：用 AD590测量体温
误差分析
?测量中主要存在什么误差？
?＋ 10V电源是否准确，否则无法产生准确的
273.16mA 的抵消电流
?传感器
?元件：如电阻、运放等
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-29
思考：
1,手掌和台灯都可以看作恒温热
源。用恒温热源对温度传感器
加热，测温系统的输出信号上
升需要一定的时间，这是什么
原因？
2,为什么希望温度传感器的热惯
量小？
3,图 6－ 2电路中 R1和 R2的值能够
计算，并且在调节时能够用仪
器测量，为什么还要用在标准温度下校准零点和满度？
4,如果放大器输出不足以带动磁
电式电压表指针偏转，应如何
解决？
5,有哪些因素影响温度测量的精
度？
1,温度传感器具有热惯量
2,温度传感器能更快地跟随被测物
的温度变化
3,消除系统误差
4,①若输出电压太小，可以增加一
级运放；
②若输出功率不够，做功率放大；
5,①传感器精度；
②传感器的特性（线性度等）；
③系统误差；
④环境影响（室温、风等）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-30
本讲小结
?温度测量存在特殊问题 —— 热惯量,所以，设
计传感器时体积要小，并选用导热性能好的材
料。
?传感器要进行 标定,以 验证可用信号与被测量
之间的对应关系 。
?测量系统在使用前必须 校准,以 消除系统误差 。
?AD590相当于温控电流源,I(mA) = T(K)
?如果要转换为电压，必须作 流压转换 。常使用
运放来完成。
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工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.2
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-1
第六讲 温度的测量
引言
?温度的测量是生活中
?设计一个恒温热水器：水温下降可以自动
启动加热，当加热到需要的电压时停止加
热，以保持水温恒定。你会选用什么传感
器？传感器选用有什么原则？如何设计电
路？
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-2
第六讲 温度的测量
引言 —— 温度的测量方法
温度会引起什么变化？
?金属 热电阻：温度 /热量 ?电阻
?热电偶,温度 /热量 ?温差电动势
?半导体热敏电阻：温度 /热量 ?电阻
?红外释热测温：温度 ?红外热辐射
?色温法：温度 ?金属颜色变化（炼钢）
?石英：温度 ?石英震荡频率
?形变
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-3
第六讲 温度的测量
引言
? 由于传感器本身存在热容以及传热介质含有热
阻，这导致了温度测量的特殊问题 —— 热惯量 。
因此，对温度传感器有特殊的要求。
? 有些传感器输出是电流信号，如果想得到电压
信号，必须进行 流压转换 。
? 传感器或测量系统测量的结果应该是可信的。
对此的 验证 过程称为 标定 。
? 而由于系统存在误差，需要对测量电路 校准 来
消除。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-4
第六讲 温度的测量
本讲内容（ 2课时）
?温度系统的热惯量
?传感器的标定
?测量系统的校准
?温度传感器
?AD590测温电路
?训练内容 1：热电阻阻值随温度的变化
?训练内容 1：热电阻测温电路
?训练内容 2：用 AD590测温电路测体温
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-5
§ 6.1 温度系统的热惯量
热容、热阻及热惯量
?热容：物体温度发生变化需要吸热或放热
DQ=CmDt
C为比热容,m为质量,Dt为温度变化
?热阻：表征了介质的 传热能力,即介质传热的快慢
?手拿盛了开水的玻璃杯不感觉烫，是因为玻璃杯热
阻很大，传热很慢，且大多散失在空气中
?人体皮肤以及皮下脂肪有很大的热阻，所以人可以
保温；而蛇热阻很小，故是冷血动物
?系统具有 热容量,传热介质有 热阻
?温度升降需要经历一定的时间
?此种性质称为系统的 热惯量
?热容量越大，热阻越大 ?热惯量越大
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-6
§ 6.1 温度系统的热惯量
温度传感器的特殊要求
?传感器的外壳和内部材料具有一定热容和热阻
?传感器具有一定的 热惯量
?传感器与被测物达到热平衡需要一定的时间
?传感器热惯量过大的危害
?不能迅速反应被测温度的变化
?传感器吸热和放热会干扰被测系统的温度
?温度传感器的热惯量要尽可能小
①体积要小，材料比热容要小；
②使用导热良好的封装材料（热阻小）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-7
§ 6.2 传感器的标定
对传感器的要求
?线性度好
?无滞环误差
?重复性好
?灵敏度适中
?精度适中（误差限 ± 0.05、相对误差限
± 0.05％、标准偏差、方差）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-8
§ 6.2 传感器的标定
标定的过程及目的
?标定：传感器的输入输出关系是 已知 的，
传感器或测量系统测量的结果应该是可信
的。对此的 验证 过程称为标定。
?标定的过程：用 待标定的传感器 对 标准物
理量 进行 测量,记录一系列的对应量值，
并由此得到传感器的线性度、精度、灵敏
度、迟滞特性、重复性等。
?标定的目的,验证 传感器输出信号值与被
测量值之间的对应关系
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-9
§ 6.2 传感器的标定
对标定的进一步说明
?传感器的标定是对 个体 （某个传感器）
?标定的目的是 验证 传感器的输入输出关系，而
不是建立输入输出关系。如果是建立输入输出
关系，称为测试）
?标定只是是验证传感器的输入输出关系，并不改变传感器的特性
?标定无法直接提高系统的精度，但我们可以根
据标定的结果调整系统的参数或者传感器的输
入输出关系式的参数，以提高系统的精度
?传感器使用一段时间之后，一般要重新标定
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-10
§ 6.2 传感器的标定
标准物理量的生成办法
?标准设备：配有 高精度 的传感器、高精度的测
量系统及控制装置，可以 提供高精度的标准被
测量,一般 至少比传感器精度高一个数量级,
这个被测量对于传感器来说可以看成 理想 的。
?此时标定的实质：进行待标定传感器与标准传感器
之间的 比较
?如：温度 —— 温箱；重量 —— 标准质量原器、砝码；
长度 —— 块规
?其它办法：标准大气压下水的冰点作为 0℃,沸
点作为 100℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-11
§ 6.3 测量系统的校准
?校准的原因：系统存在误差，如元件的不精确（ R,L,C、运放等），环境的影响
?校准的目的,消除系统误差 。
?校准的方法：调节 R,L,C 及其配比等
?测量系统的校准：
?调零点 （或量程下限）
?调满度 （或量程上限）
?测量系统进行零点或满度校准时，必须保证被
测量达到并 稳定 在对应值。
?已调整好的零点和满度应保持不变
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-12
§ 6.4 几种常用的温度传感器
金属热电阻
?原理：在一定温度范围内，金属材料的电阻与
温度成一定 函数关系 。
纯金属,Rt = R0（ 1+ a t + b t2 + … ）
?热电阻材料：
要求：线性度好、特性稳定、测量范围宽
主要是铂、铜、镍等。
?负面效应：
如果连接导线很长，导线的电阻受环境温度影
响会造成测量误差，通常要采取 补偿 措施来消
除这种误差
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-13
差动放大 100倍
电桥
§ 6.4 几种常用的温度传感器
金属热电阻的测温电路
+ 5 V
R
t
t °
u
o
R
w
-
O P 0 7
+
6
4
7
2
3
+ 5 V
2 0 k W
1 0 k W
5, 1 k W
1 0 k W
1 0 k W
1 0 0 k W
1 0 0 k W
- 5 V
5 0 2
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-14
训练内容 1：热电阻测温电路
训练项目（ P52，图 6-1,50’）
?连接电桥，并调平衡：
?在面包板上连接电桥；
?在室温下调节电位器，使电桥平衡；
?用手给热电阻加热，用示波器或万用表观察
电桥输出电压的变化情况。
?接入差动放大器：
?电桥的两个输出端接到自制温度电路板上差
动放大器两个输入端。
?给热电阻加热，用示波器或万用表观察电桥
输出电压的变化情况。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-15
训练电路板简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-16
u
o
-
OP07
+
6
4
7
2
3
+5V
10kW
10kW
100kW
100kW
-5V
训练内容 1：热电阻测温电路
训练项目（ P52，图 6-1,10’）
Ⅰ Ⅱ
直流电源
10k
Ω
5.1k
Ω
3k
Ω
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
直流电源的使用：
? 开启之前 逆时针 旋到底
?, 跟踪,按下
电阻的读取
?色环
?万用表
面包板 P28
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-17
§ 6.4 几种常用的温度传感器
半导体热敏电阻
?原理：半导体的 导电能力 受温度影响较大
?优点：半导体热敏电阻的 阻值较大,即使
用长达数千米的连接导线，导线电阻通常
也可以忽略不计。
?缺点：大多数半导体热敏电阻阻值与温度
的关系不是线性的。半导体热敏电阻的伏
安特性也多是非线性的。
?测温电路,电桥
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-18
§ 6.4 几种常用的温度传感器
半导体集成温度传感器
?感温器件：热敏晶体管，采用硅半导体集
成工艺而制成
?特点：集成了温度补偿或非线性补偿电路，
感温范围很宽，线性度较好。
?按输出量分类：
?电流型：如 AD590
?电压型
?频率型
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-19
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590的性能和主要参数
? AD590的特性：温控电流源
I(μA) = T(K)
t(℃ ) T(K) I(mA)
-273.16 0 0
0 273.16 273.16
100 373.16 373.16
? 工作电压,4～ 30V
? 工作范围：
AD590JH,0～ 70℃
型号 工作范围
AD590I,J,K,L,M 0～ 70℃
AD590A,B,C -25～ 70℃
AD590S,T,U -55～ 125℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-20
§ 6.5 AD590 测温电路
测温电路的设计目标
?目标,I(mA) = T(K)； uo(V)=0.05t(℃ )
t(℃ ) T(K) I(μA) uo(V)
0 273.16 273.16 0
100 373.16 373.16 5
?需要做的工作：
①把电流 I转换为电压 uo（流压转换）
② 0℃ 时输出 0V；
③ 100℃ 时输出 5V；
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-21
§ 6.5 AD590 测温电路
简单的流压转换
?问题：随着温度的升高，电流
增大,uo很大，造成 AD590的
工作电压降低，甚至低于它的
稳定工作电压
?解决思路：最好 使 AD590的工
作电压恒定
i
A
+
-
A
D
5
9
0
+1 0 V
黄
绿
u
o
= i
A
R
R
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-22
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590构成的测温电路
? 完成①,流压转换
uo = iR
提供 0电位点以及 R
—— 运放
? 完成②,0℃ 时输出 0V
i = iA - i0 = iA- 273.16mA
选择适当 R1
? 完成③,100℃ 时输出 5V
选择适当的 R2
i
A
-
A D 5 9 0
u
o
-
+
- 1 0 V
黄绿
i
R
2
2 0 k W
+ 1 0 V
- 1 0 V
+
i
0
2 7 3,1 6 m A
+10V
R
1
1
10 3 6, 6
2 7 3, 1 6
VRk
Am? ? W
2
5 50
100
VRk
Am? ? W
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-23
流压转换
§ 6.5 AD590 测温电路
AD590构成的测温电路
0℃ 补偿
? ? ? ?20 ot u V?℃
? ? ? ?
00
1 0 0 5
ot u V℃
i
A
+
-
A D 5 9 0
u
o
-
O P 0 7
+
+ 1 0 V
- 1 0 V
黄绿
6
4
7
2
3
i
R
1
3 6, 6 k W
R
2
5 0 k W
2 0 k W
+ 1 0 V
- 1 0 V
4 7 k W
i
0
R
w 1
R
w 2
Rw1：零点校准（调零）
Rw2：满度校准（调满度）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-24
§ 6.5 AD590 测温电路
测温电路的校准
?为什么需要校准？
?因为电路中的元件（如 R,C,L、运放等）含有误
差，导线含有电阻，为了使测量电路可以得到精确
的测量值，必须对这些 误差 进行 补偿 。
?AD590测温电路中的电位器 Rw1,Rw2就是起补偿作用
的
?AD590测温电路的校准过程
?零点校准, 0℃ ～输出 0V。要求将 AD590置于 0℃ 的
环境中，调节 Rw1，使 uo = 0V。
?满度校准, 100℃ ～输出 5V。要求将 AD590置于
100℃ 的环境中，调节反馈电阻 Rw2，使 uo = 5V 。
?这些可调元件的参数一经调定就不允许再变动。
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-25
训练内容 2：用 AD590测量体温
操作步骤（ P48,30’）
?连接电路之前，先调节 R2=50kW；
注意：应把 R2 从电路中断开
?连接电路；
?使用当前室温校准电路（如室温为 20℃,
即：使输出 uo=1.00V ）
?测量手的体温，记录测量值。
uo = V； t = ℃
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-26
i
A
+
-
AD590
u
o
-
OP07
+
+10V
-10V
黄绿
6
4
7
2
3
i
R
1
36.6kW
R
2
50kW
20kW
+10V
-10V
47kW
i
0
10kW
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 2：用 AD590测量体温
接线示意图（ P54）
示波器
电路的检测方法：
1,检查电源供电是否正常？
2,检查电路中各点的电压；
3,有问题，检查①连接点②导线
直流电源的使用：
? 开启之前 逆时针 旋到底
?, 跟踪,按下
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-27
训练电路板简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-28
训练内容 2：用 AD590测量体温
误差分析
?测量中主要存在什么误差？
?＋ 10V电源是否准确，否则无法产生准确的
273.16mA 的抵消电流
?传感器
?元件：如电阻、运放等
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-29
思考：
1,手掌和台灯都可以看作恒温热
源。用恒温热源对温度传感器
加热，测温系统的输出信号上
升需要一定的时间，这是什么
原因？
2,为什么希望温度传感器的热惯
量小？
3,图 6－ 2电路中 R1和 R2的值能够
计算，并且在调节时能够用仪
器测量，为什么还要用在标准温度下校准零点和满度？
4,如果放大器输出不足以带动磁
电式电压表指针偏转，应如何
解决？
5,有哪些因素影响温度测量的精
度？
1,温度传感器具有热惯量
2,温度传感器能更快地跟随被测物
的温度变化
3,消除系统误差
4,①若输出电压太小，可以增加一
级运放；
②若输出功率不够，做功率放大；
5,①传感器精度；
②传感器的特性（线性度等）；
③系统误差；
④环境影响（室温、风等）
Industry Training Center, 工程训练, —— 温度的测量 6-30
本讲小结
?温度测量存在特殊问题 —— 热惯量,所以，设
计传感器时体积要小，并选用导热性能好的材
料。
?传感器要进行 标定,以 验证可用信号与被测量
之间的对应关系 。
?测量系统在使用前必须 校准,以 消除系统误差 。
?AD590相当于温控电流源,I(mA) = T(K)
?如果要转换为电压，必须作 流压转换 。常使用
运放来完成。
