在工业过程控制的领域中,温度是一个非常重要的物理参数。由于热电偶具有性能稳定、结构简单、使用方便、准确可靠、测温范围广、信号可远传等特点,使得其在工业生产和科学研究等领域中成为了应用最广泛的感温元件。检测热电偶的时间常数对于要求响应速度快的热电偶具有重要意义,有助于了解不同封装结构响应速度的差别,在进行多只热电偶的响应速度匹配和检验热电偶端头内氧化镁是否填实中使用广泛。本文主要由测量系统的硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计包括传感器、信号的放大和采样系统、STC单片机和PC机处理系统、人机交换系统等部分,文中对各个组成系统作了详细的介绍。软件部分是用Visual Studio 2008作为开发平台,C#.NET作为开发语言,介绍了利用单指数曲线拟合热电偶的温度阶跃响应曲线来求取时间常数的新方法。本文是以时间常数τ通常的定义为理论基础,将被测热电偶从室温插入到沸水中,经过放大、A/D采样后,使输出的数字信号经过STC单片机传送到PC机中,应用最优化方法中的坐标轮换方法和共轭梯度方法进行数据处理,求出热电偶测量端温度上升到整个阶跃的63.2%所需的时间,并将拟合得到的曲线与真实曲线同时显示在热电偶响应特性测试仪配套软件的界面上,直观的观察拟合结果,并把拟合后的结果进行分析,得出精密度和重复性最好的方法。本文介绍的方法适应低灵敏度的热电偶,具有抗噪声能力强、测量的准确度高、重复性好等特点。配套测试装置的机械结构简单,不用加装光电开关,可以测试各种温度传感器的时间常数。在某种出口型号的热电偶的生产中已经测试过上万只,结果表明对控制热电偶的产品质量很有效。