工业温度采集原理及应用（一）

工业温度采集原理及应用（一）数据采集卡的选择

传统数据采集和记录方式

在计算机发明之前，人类通过度量衡工具及自身感官感受被测物的信息，然后用纸和笔记录数据，但随着科学研究的不断深入和生产实践的要求，要处理的数据量变得越来越多，需要测量的信息也更精确，所以传统的数据采集和记录方式远远不够。

计算机和传感器的发明

为了解决传统的数据采集和记录方式问题，人类发明了计算机和传感器，计算机是一种用于高速计算的电子计算机器，它能够自动、高速处理海量的数据，计算机的发明大大提升了人类的计算能力，但它只能处理0101这样的电信号（二进制数字信号），而现实生活中大都是非电量的信号（像温度、湿度、压力、声音、振动、速度、位移、光电这样的物理量），如果还是用人工的方法将信息输入到计算机中，那么效率肯定是不高的，怎么办呢？

这就要用到传感器了，传感器的定义是一种检测装置，能够感受被测物的信息（各种物理量），并将感受到的信息按照一定的规律变换成电信号输出，或其他所需形式的信息输出（像频率、脉冲信号），按功能可分为，温度传感器、湿度传感器、压力传感器、声音传感器、振动传感器、加速度传感器、位移传感器、光电传感器、扭矩传感器等等，虽然非电量的信号已经用传感器变换为电信号了，但是这些电信号怎样才能进入计算机中呢？

数据采集卡的应运而生

答案就是模数转换器，他可以将传感器产生的电信号（输出电压即模拟信号）转换为数字信号（0101二进制数值），从而传递到计算机当中，但完成这样的任务，需要对模数转换器进行电路设计、制板、焊接、编程、调试等一系列的工作才可以，为了降低使用门槛，一种使用通用计算机接口，集成了模数转换器和基本信号调理功能的数据采集设备应运而生，就是通常所说的数据采集卡。

数据采集卡的选择

数据采集卡按照****与计算机接口的连接方式 ，可分为：USB接口、PCI/PCIE接口、PXI/PXIE接口，RS232/485接口、NET以太网接口等，这些接口类型各有优势：

USB接口： 适合小规模的系统集成和实验室使用；

PCI/PCIE接口和PXI/PXIE接口 ：适合大规模的集成应用；

NET以太网接口和RS232/485接口 ：适合远距离、分布式场景。

数据采集卡按照应用领域可以分为：专业数据采集卡和通用数据采集卡 ，专业数据采集卡具有针对某种特定类型传感器的信号调整电路，使得该数据采集卡与这些传感器的连接更加便捷，比如热电偶专用数据采集卡，会配置有高增益的放大器和冷端补偿电路，像音频振动专业数据采集卡，会配置IEPE激励源，但在专用数据采集卡上，想要连接其它类型的传感器就会非常困难，所以使用更多的是通用数据采集卡，它的模拟输入大多是电压类型，量程为±10V或者±5V，很多通用数据采集卡会配置程控放大器，用来扩大采集卡的应用范围。通用采集卡的应用领域就比较广泛了，比如我们常见的温度测量常用的热电偶、热电阻、热敏电阻以及IC温度传感器，常见压力用的应变式压力传感器、压阻传感器等，声音振动测量常见的压电陶瓷传感器、压电陶瓷传感器、磁电式传感器等。这些传感器输出的信号可以经过变送器输出标准的0-5V,或者0-10V的模拟电压信号接到采集卡采集。然后我们可以根据采集到的电压信号，根据传感器和变送器的系数关系，得到我们温度，压力，音频振动物理量的实际信号。

工业温度采集测量

现代工业中最常用的温度传感器有四种：

1、热电偶，因使用的金属材料不同，热电偶有多种类型，使用最广泛的是K型热电偶。

2、RTD（电阻温度探测器），RTD导线为纯材料，通常为铂，镍或铜，常见的型号有Pt100、Pt500、Pt1000、Cu50、Cu100等

3、热敏电阻，又分为负温度系数 (NTC) 热敏电阻、正温度系数 (PTC) 热敏电阻。

4、基于半导体的集成电路 (IC)，又分为模拟输出温度传感器、数字输出温度传感器。

以下四节将对工业常见的温度传感器进行详细的应用讲解。欢迎关注~

审核编辑 黄宇