PIC 单片机的平台化医用冷柜温度控制器设计
温度检测方法概述:
温度检测方法按照测量方式可以分为接触式和非接触式两种[39,40]。接触式测量仪表
比较简单、可靠，测量精度高，但是因为测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，
所以其需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象，同时受到耐高温和耐
低温材料的限制，不能应用于一些极端的温度测量。非接触式仪表测温仪是通过热辐射
的原理来测量温度的，测温元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的
限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快，但受到物体发射率、测
量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响，其测量误差较大[41,42]。随着国内外工业的日益
发展，温度检测技术也不断地进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围
也较广泛，具体包括以下几种方法：
(1) 利用物体热胀冷缩原理制成的温度计
热胀冷缩是指物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性[43,44]。由于物体内的粒子（原
子）运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，使物体膨胀；但当温度
下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。利用此原理制成的温度计大致分成三
大类：
① 玻璃温度计，它是利用玻璃感温包内的测温物质（水银、酒精、甲苯、煤油等）
受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的；
② 双金属温度计，它是采用膨胀系数不同的两种金属牢固粘合在一起制成的双金
属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同
而产生弯曲，自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度；
③ 压力式温度计，它是由感温物质（氮气、水银、二甲苯、甲苯、甘油和低沸点液
体如氯甲烷、氯乙烷等）随温度变化，压力发生相应变化，用弹簧管压力表测出它的压
力值，经换算得出被测物质的温度值。
(2) 利用热电效应技术制成的温度检测元件
热电效应，是当受热物体中的电子（空穴），因为随着温度梯度由高温区往低温区移
动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象[45,46]。利用此技术制成的温度检测元件主要是
热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍为应用最广泛的检测元件。热电偶具有结
构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用的热电偶有以下几种：
① 镍铬-镍硅，型号为 WRN，分度号为 K，测温范围 0-900℃，短期可测 1200℃。
② 镍铬-康铜，型号为 WRK，分度号为 E，测温范围 0-600℃，短期可测 800℃。
③ 铂铑-铂，型号为 WRP，分度号为 S，在 1300 ℃以下的温度可长期使用，短期
可测 1600℃。
④ 铂铑 30-铂铑 6，型号为 WRR，分度号为 B，测温范围 300-1600℃，短期可测
1800℃。
(3) 利用热阻效应技术制成的温度计
热电阻效应是某些金属化合物在温度上升时，电阻会有规律的上升或者下降[47,48]。
热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度
测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。用此技术制成的温度计大致可分
成以下几种：
① 电阻测温元件，它是利用感温元件（导体）的电阻随温度变化的性质，将电阻的
变化值用显示仪表反映出来，从而达到测温的目的[49]。目前常用的有铂热电阻（分度号
为 Pt100 和 Pt10 两种）和铜热电阻（分度号有 Cu50 和 Cu100 两种）。
② 导体测温元件，它与热电阻的温阻特性刚好相反，即有很大负温度系数，也就是
说温度升高时，其阻值降低。
③ 陶瓷热敏元件
它的实质是利用半导体电阻的正温特性，用半导体陶瓷材料制作而成的热敏元件，
常称为 PTC 热敏元件[50]。PTC 热敏元件分为突变型及缓变型两类。突变型 PTC 元件的
温阻特性是当温度达到顶点时，它的阻值突然变大，有限流功能，多数用于保护电器。
缓变型 PTC 元件的温阻特性基本上随温度升高阻值慢慢增大，起温度补偿作用。
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