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《测量信号分析与处理》研究生课程论文 1 课程论文成绩: 评语: 任课教师签字: 年月日关于温度信号的分析与处理 2012 级,仪器仪表工程,张光明摘要: 温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。在温度测量中,大量噪声的存在使得原本十分微弱的温度信号淹没在噪声之中。此外,温度传感器的非线性、 A/D 转换器的非线性和电路工作环境的变化,都会给温度带来的严重的误差。这些给信号的检测和处理系统的设计带来了很大麻烦。本文以自己研究通断时间面积法热量计费系统为依托, 为消除或减弱测温过程中多个方面的影响因素, 以及实现对温度的高精度测量, 对其中应用的两种温度传感器铂电阻和 DS1820 的温度信号的采集和处理进行了一些探讨。关键词: 温度传感器; PT1000 ; DS1820 ;滤波; msp430 单片机 1 引言温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性, 温度传感器的数量在各种传感器中居首位, 约占 50% 。然而, 在温度测量中, 大量噪声的存在使得原本十分微弱的温度信号淹没在噪声之中, 给信号的检测和处理系统的设计带来了很大麻烦。对有效信号的采集和对噪声的抑制水平直接影响到系统温度测量性能的优劣。传统的温度检测方式一般采用热电偶或热敏电阻, 输出模拟信号,经 A/D 转换后才能送入单片机处理器, 检测电路复杂。在对温度信号进行模拟处理时, 模拟信号在长距离传输和多次加工、放大过程中信号电流的波形会改变,使信号失去一些信息,严重时出现信号中断。数字信号处理是一个新的学科领域, 它通过计算机或专用处理设备, 用数字方式去处理数字或符号所表示的序列, 以得到更符合人们要求的信号形式。由于数字信号处理的直接对象是数字信号, 处理的方式是数值运算方式, 使它相对模拟信号处理具有许多优点。数字信号处理灵活性强、稳定性高、精度高、便于大规模集成。数字信号形式简单、抗干扰能力强、可以进行加密, 而且可以存储、运算系统可以获得高性能的指标参数。这些特点, 使信号的数字处理在温度信《测量信号分析与处理》研究生课程论文 2 号分析与处理中发挥了巨大作用。本文涉及的通断时间面积法热量计费系统应用到两种温度传感器 PT1000 和单总线智能型数字温度传感器 DS1820 , 前者用于测量供暖管道中供水和回水温度, 后者用于测量用户室内温度。针对传感器的非线性、电路及元器件和 AD 转换的非线性等因素对温度测量的影响, 实现了多路温度的高精度检测,达到了要求设计指标。对其中应用的两种温度传感器铂电阻和 DS1820 的温度信号的采集和处理进行了一些探讨。 2 温度采集系统 温度采集系统的整体设计实现对温度的控制不仅需要中央处理和控制部件如单片机,还涉及温度检测和采集部分、模数转换部分、信号放大部分、显示部分等构成。其中,非常重要的一部分是温度测量部分。传感器放大器整流滤波电路跟随器 A/D 转换输出显示电路单片机 D/A 转换图1 一般信号的处理过程如图 1 所示, 传感器对温度感知, 经过转换电路转换为人们可以容易处理的电信号或光信号, 再经过信号放大, 整