氣溫傳感器系統工作電路624井岡山大學學報（自然科學）()Vol〃30Apr〃2009基于的熱敏內阻氣溫傳感器系統設計（南京工大學理大學，浙江杭州）[摘要]在簡略探討虛擬儀器技術和熱敏內阻測溫原理的基礎上，介紹一種基于虛擬儀器技術的氣溫傳感器系統。重點說明怎樣借助虛擬儀器工作平臺來實現數據的采集、處理、顯示和保存等功能。通過對氣溫傳感器系統進行標定，從而得到確切的被測對象氣溫曲線。該系統具有界面形象、操作便捷、可靠性高等優點。[關鍵詞]虛擬儀器；NTC熱敏內阻；氣溫傳感器[中圖分類號]O441[文獻標示碼][文章編號]1673－4718（2009）04－0028－02序言虛擬儀器是一種可以根據儀器需求將高性能的模塊化硬件和高效靈活的軟件結合上去完成各類手動化測試和檢測的系統。目前，在這一領域內，使用的最廣泛的計算機開發軟件平臺是日本，它是一種標準圖形化編程軟件，借助該軟件編程者無需編撰任何文本格式的代碼，就可以輕松便捷地完成各類軟硬件的聯接，但是該軟件還提供了豐富的數據采集、分析處理與儲存的庫函數，它已成為設計復雜測試檢測系統的主要手段。
熱敏內阻是熱敏傳感的一種物理實驗熱敏電阻器的電阻溫度特性測量，它是用半導體材料制成的敏感元件，具有容積小，靈敏度高的特性，珠型熱敏內阻探頭的最小規格達mm。一般體溫每變化，電阻變化約1％～6％，內阻氣溫系數絕對值比通常金屬內阻大10～100因而可用于檢測熱電偶和其他體溫計難以檢測的縫隙據悉，熱敏內阻還具有熱慣性小，無需考慮冷端補償以及線路造成內阻和接線方統進行采集處理并儲存檢測數據。通過對氣溫傳感器系統標定，可得到體溫訊號與電路輸出的電流訊號之間的關系，即標定系數，再將標定系數輸入到利編撰的圖形化程序中，就可以實時地顯示出室溫探頭偵測到的外界環境的氣溫值和氣溫曲線。原理借助熱敏內阻對氣溫的響應特點，將環境濕度的變化轉換為電流訊號，通過對該訊號放大處理，便可以對環境濕度的微小變化進行測量。氣溫傳感器系統的工作電路如圖所示，采用橋式電路來測量熱敏內阻Rt對環境濕度的響應，內阻R1、R2、R3的穩壓管提供；橋路的兩路輸出訊號分別送到精密低噪音放大器AD624行差動放大，增益G＝100，最后得到由熱敏內阻對環境濕度響應的電流訊號。電路的輸出為：式，容易實現遠距離檢測，幀率小等特性。Vout＝G熱敏內阻分為三大類：電阻隨氣溫降低而升高的負氣溫系數NTC類，電阻隨氣溫降低而降低的正氣溫系數PTC類和臨界氣溫系數CTR其中，NTC類熱敏內阻測溫范圍較寬，通常用于室溫檢測；PTC類熱敏內阻分為突變型和緩變形兩種。
突變型熱敏內阻的氣溫范圍較窄，通常用于恒溫加熱控制或濕度開關。緩變形熱敏內阻可用于室溫補償或體溫檢測；臨界熱敏內阻CTR類多用于室溫控制開本系統中采用NTC型熱敏內阻作為體溫探頭，借助其電阻與氣溫之間的關系，將外界環境的氣溫訊號轉換為電流訊號，之后借助計算機數據采集系R1＋R3R2＋Rt收稿日期：2009－02－12作者簡介：萬志龍（1981－），男，河北鹽城人，講師，碩士，主要從事學院數學和學院化學實驗課程教學及研究工作〃軟件程序－8－6－4－21012系統結構萬志龍：基于的熱敏內阻氣溫傳感器系統設計29當熱力學氣溫為T0＝273〃15K時熱敏阻值的電阻，B為熱敏阻值的材料系數該系統的硬件主要包括氣溫探頭、溫度傳感器偵測電路、數據采集系統（包括Ni數據采集卡和計算機系統）等部份。軟件部份則是借助語言編程來實現對偵測電路輸出的電流訊號的采集分別是其軟件界面及程序。啟動軟件后可點擊“顯示幫助”，內有詳盡的軟件操作過程和說明，用戶可依據其說明進行操作。系統運行前需對程序中的取樣點數進行設置，取樣點數越多精度越高物理實驗熱敏電阻器的電阻溫度特性測量，即單位時間內采集的數據量越并且速率會相對減低，所以用戶可以按照自己的須要進行設置。
若在程序中輸入氣溫傳感器系統的標定系數，在軟件界面中將直接顯示被測物體的氣溫值和氣溫曲線。系統的標定熱敏內阻電阻與氣溫的之間滿足如下關系：當測溫范圍不大時熱敏內阻電阻與氣溫之間的關系可當成式子關系來處理。于是將（2）式近似處理后代入（1）式可得到下述關系：T＝T0＋AV＋A1A1為氣溫傳感器系統的標定系數只需得到標定系數T0、AA1即可確定輸出電的直接關系。本系統在標定時的氣溫由精度石英體溫計和控溫箱來記錄和控制，傳感器系統的輸出電流由Ni數據采集卡實時采集并保存至計算機對檢測數據借助最小二加法擬合，即可得到系統的標定系數。為實測的數據曲線擬合圖。標定系T0＝20〃8260〃003（C）、A＝0〃4970〃001（V）、A1＝0〃0040〃001（V），系統靈敏度為＝4〃9710－4推論該氣溫傳感器系統借助虛擬儀器技術的計算機語言進行編程，之后通過Ni數據采集卡將訊號采集到計算機中進行一系列的處理，得到體溫探頭偵測到的外界氣溫，進而實現系統對外界氣溫的響應。該系統對氣溫響應的靈敏度可以按照測溫范圍及內阻電阻進行調節，系統采集的氣溫信號可以實時顯示在計算機上，檢測過程便于操作且無需人為干預，可靠性高。
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