1 导言
暖流又称暖流密度，指单位时刻内单位面积所传递的热量（矢量）。其表征便是搬运的热量、传递的巨细和方向，而暖流传感器（暖流计或热流量计）便是丈量暖流巨细的元件。暖流的测验办法许多，有瞬态法，水卡法等。瞬态法暖流传感器的作业原理是经过热电效应，发生与暖流值存在必定联系的电压。Gardon型暖流传感器便是一种瞬时法丈量。
在研讨Gardon型暖流传感器时发现，暖流传感器的输出与其热沉体的温度有关，当热沉体温度上升到250°C，传感器的输出与暖流密度成非线性。研讨热沉体的温度与传感器的输出联系，有助于拓宽传感器的测验时刻。该体系规划的首要意图是在收集传感器信号的一起。收集热沉体温度信号。
2 体系组成及规划
该收集体系的信号有两组：一组是暖流密度值对应的电压值，即丈量信号；一组是由监测温度的热电偶输出电压值，即监测信号。而关于两组信号的收集与处理，选用不同办法：测验信号选用专用的扩大器和滤波器；监测信号则选用热电偶的专用处理器材。这样收集体系功用完全，体积小，运用便利。
收集体系要与上位机完结通讯，且上位机要操控收集卡的作业状况（开端作业，停止作业，读数等）。所以收集体系与上位机的接口选用RS-232串口。体系组成框图如图1所示。
整个测验体系包括测验信号调度、温度信号处理、操控、存储、通讯以及电源等模块。以下首要介绍测验信号调度及温度信号处理模块。
2．1 丈量信号调度模块
Gardon型暖流传感器，其输出的热电势与入射暖流成正比。因为实践输出的热电势比较小，不必定满意单片机采样要求。因而，有必要对信号进行扩大和中心电平的调整。暖流传感器模拟信号经扩大、滤波等处理后，才干进入A／D转化器进行模数转化，其测验信号调度电路如图2所示。
暖流传感器发生的模拟信号经过图2测验信号调度电路后，信号扩大、滤波功用杰出，畸变率小；并且运用MAX291滤波器，能够添加信号的可靠性和稳定性。防止分立元件的各种差错、漂移影响。图3是调度电路滤波前后作用比照图。
2．2 温度信号处理模块
监测温度信号为K型热电偶的输出信号。而热电偶信号调度电路包括有冷端补偿，线性化，扩大电路。经过调度后的热电偶信号再送往A／D转化器进行模数转化。据材料显现，这3部分电路的规划及调试，难度过高且所占体积也不小，所以都不是规划首选。因而对热电偶信号的调度及收集选用专用器材MAX6675。MAX6675是Maxim公司出产的带有冷端补偿、线性校对、热电偶断线检测的串行K型热电偶模数转化器，其温度分辩才能为0．25℃，冷端补偿规模为-20℃~十80℃，作业电压为3．0～5．5 V。该器材不只大大简化电路规划，缩小温度信号处理模块的体积，并且可直接将模拟信号转化成12bit的数字量，并且接口简略，选用SPI串行接口，便利与单片机通讯。该器材选用SO-8封装，体积小，可靠性高。图4为单片机操控MAX6675的输出波形及时序。
3 软件操控
运用C8051单片机作为操控器。操控丈量信号的收集及与MAX6675的接口，且经过RS-232串口与上位机完结数据交换，上位机经过串口向收集体系发送指令，操控其作业的状况。一起收集体系还带有1 GB的Flash，完结数据的存储功用。该体系的程序流程如图5所示。
4 试验成果
体系上电作业后，经过上位机对体系进行相关操作，体系启动MAX6675的操控，并存储相关数据。图6为某次测验试验的相关数据。
该组数据经过相关的画图软件，将得到在试验过程中热沉体温度的曲线，如图7所示，其测验时刻为1 200 s。
5 定论
该暖流传感器收集体系较好完结所提出的规划使命。因为选用集成化思维，减小体系体积。在暖流传感器温度的监测方面，体系精度高，再现传感器作业过程中的温度改变，并经过监测温度批改传感器输出，然后拓宽传感器的测验时刻。
