一种热电偶信号冷端温度补偿装置制造方法及图纸

技术编号:12942183 阅读:115 留言:0更新日期:2016-03-01 14:27
本实用新型专利技术涉及一种热电偶信号冷端温度补偿装置,包括冷端补偿运算电路,冷端补偿运算电路分别连接有冷端温度输入电路和调零偏置电压电路;冷端补偿运算电路包括运算放大器,运算放大器的负输入端通过电阻R6与其输出端连接,运算放大器的正输入端分别连接电阻R5和R7的一端,电阻R7的另一端接地,电阻R5的另一端与热电偶信号连接,运算放大器的正输入端还连接电阻R4的一端,电阻R4的另一端与所述冷端温度输入电路连接,运算放大器的负输入端连接电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端与所述调零偏置电压电路连接。本设计具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种热电偶信号冷端温度补偿装置,包括冷端补偿运算电路,冷端补偿运算电路分别连接有冷端温度输入电路和调零偏置电压电路;冷端补偿运算电路包括运算放大器,运算放大器的负输入端通过电阻R6与其输出端连接,运算放大器的正输入端分别连接电阻R5和R7的一端,电阻R7的另一端接地,电阻R5的另一端与热电偶信号连接,运算放大器的正输入端还连接电阻R4的一端,电阻R4的另一端与所述冷端温度输入电路连接,运算放大器的负输入端连接电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端与所述调零偏置电压电路连接。本设计具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便。【专利说明】一种热电偶信号冷端温度补偿装置
本技术涉及一种热电偶信号冷端温度补偿装置,属于传感器信号处理

技术介绍
热电偶作为一种接触式温度传感器应用非常普遍。它具有测量精度高、响应时间快、测量范围大、性能可靠、机械强度好、使用寿命长、安装方便等优点。热电偶最常用指定的大写字母来指示其组成,例如K型用镍铬和镍铝制成。 传统的冷端补偿方法是热电阻电桥补偿法。由分立元件构成的,其体积大、使用不够方便、且在改变热电偶类型时,需要重新调整电路的元件值。电桥补偿方式是利用不平衡电桥产生的电势,来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的总电势的变化,它是一种能随着温度变化而自动补偿的方法。如将热电偶冷端置于相同环境温度中,电桥的输出端串接在热电偶回路中,其中3个桥臂电阻与限流电阻均用锰铜丝绕制,其阻值几乎不随温度变化。另一电桥臂电阻R是由电阻温度系数较大的镍丝绕制的补偿电阻,其阻值随着温度升高而增大,电桥由直流稳压电源供电。 热电偶热电势和补偿电桥输出电压两者随温度变化特性不完全一致,故冷端补偿器补偿温度范围内不到完全补偿,误差较大。因而热电阻的非线性特征,导致了补偿的精度较低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:为克服上述问题,提供一种自动补偿的热电偶信号冷端温度补偿装置。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是: —种热电偶信号冷端温度补偿装置,包括冷端补偿运算电路,所述冷端补偿运算电路分别连接有冷端温度输入电路和调零偏置电压电路; 所述调零偏置电压电路包括基准电压源,所述基准电压源一端与外接5V电源连接,其另一端与电位器RPl的一端连接,所述电位器RPl的另一端与电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端接地; 所述冷端温度输入电路包括温度传感器,所述温度传感器一端与外接5V电源连接,其另一端与电阻Rl的一端连接,所述电阻Rl的另一端接地; 所述冷端补偿运算电路包括运算放大器,所述运算放大器的负输入端通过电阻R6与其输出端连接,所述运算放大器的正输入端分别连接电阻R5和R7的一端,所述电阻R7的另一端接地,所述运算放大器的正输入端还连接电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端连接在所述温度传感器和所述电阻Rl之间,所述运算放大器的负输入端连接电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端连接在所述电位器RPl和电阻R2之间。 优选地,所述温度传感器为AD590温度传感器。 优选地,所述基电压源为AD584基准电压源。 优选地,所述运算放大器为0P07运算放大器。 本技术的有益效果是:本技术结构简单,与电桥补偿相比,本设计具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。 图1是本技术一个实施例的结构示意图; 图2是本技术所述冷端温度输入电路的电路图; 图3是本技术所述调零偏置电压电路的电路图; 图4是本技术所述冷端补偿运算电路的电路图。 【具体实施方式】 现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本技术的基本结构,因此其仅显示与本技术有关的构成。 如图1所示的本技术所述一种热电偶信号冷端温度补偿装置,包括冷端补偿运算电路,所述冷端补偿运算电路分别连接有冷端温度输入电路和调零偏置电压电路; 所述冷端补偿运算电路包括运算放大器,如图4所示,所述运算放大器的负输入端通过电阻R6与其输出端连接,所述运算放大器的正输入端分别连接电阻R5和R7的一端,所述电阻R7的另一端接地,所述电阻R5的另一端与热电偶信号连接,所述运算放大器的正输入端还连接电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端与所述冷端温度输入电路连接,所述运算放大器的负输入端连接电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端与所述调零偏置电压电路连接; 在本实施例中,以K型镍铬镍铝热电偶为例,本新型分析了集成温度传感器冷端补偿方法,进而提高了温度测量准确性,并给出具体实现方案。使用其他类型热电偶时,需要调整相关电阻的阻值。 所述调零偏置电压电路包括基准电压源,如图3所示,所述基准电压源一端与外接5V电源连接,其另一端与电位器RPl的一端连接,所述电位器RPl的另一端与电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端接地,所述电阻R3的另一端连接在电位器RPl和电阻R2之间,所述基准电压源在本实施例中可以产生精准2.5V电压,其调节电位器RP1,使得电阻R2上产生的调零偏置电压UO为10.65mV,可以作为冷端温度输入电路的调零偏置电压; 所述冷端温度输入电路包括温度传感器,如图2所示,所述温度传感器一端与外接5V电源连接,其另一端与电阻Rl的一端连接,所述电阻Rl的另一端接地,所述电阻R4的另一端连接在所述温度传感器和所述电阻Rl之间,在本实施例中,电阻Rl是39 Ω低温度系数的精密电阻器。当测量点的温度发生变化时,所述温度传感器的输出电流I随之发生变化,其变化率与K氏温度成正比,即I μ Α/Κ。 所述温度传感器提供的电流在电阻Rl上产生电压差AU,其电压变化率与摄氏温度成正比,即0.039mV/°C。其电压变化率与热电偶的冷端电压变化率一致,因此可以线性补偿冷端温度。 Λ U = (I μ Α/Κ) *R1 = (I μ A/°C ) *R1 = (I μ A/°C ) *39 = 0.039mv/°C (I)。 当测量点为0°C (K氏温度为273K)时,所述温度传感器提供的电流在电阻Rl上产生电压UL,即10.65mV0 UL = (I μ A/K) *273*R1 = (I μ Α/Κ) *273*39 = 10.65mV (2)。 将冷端温度输入电压、温度传感器调零偏置电压、热电偶冷端温度电压进行加减运算,实现热电偶冷端温度的补偿。其运算公式为: E = ET+UL-UO = ETO+ Λ E+ Λ U (3); 式中:ΕΤ为随冷端温度变化的热电偶电压,其电压由ΕΤ0+ΛΕ组成,ETO为冷端温度TO为0°C时的热电偶电压,Λ E为冷端温度T相对于TO的相对电压差,UL-UO的值AU为随温度而变化的冷端补偿电压。 热电偶冷端温度补偿过程,就是在冷端加入一个受同一环境温度控制、相反极性的补偿电势,从而使冷端的总热电势不再随环境温度而变化,实现冷端温度自动全补偿。 当热电偶的冷端温度测量点为本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种热电偶信号冷端温度补偿装置,其特征在于,包括冷端补偿运算电路,所述冷端补偿运算电路分别连接有冷端温度输入电路和调零偏置电压电路;所述调零偏置电压电路包括基准电压源,所述基准电压源一端与外接5V电源连接,其另一端与电位器RP1的一端连接,所述电位器RP1的另一端与电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端接地;所述冷端温度输入电路包括温度传感器,所述温度传感器一端与外接5V电源连接,其另一端与电阻R1的一端连接,所述电阻R1的另一端接地;所述冷端补偿运算电路包括运算放大器,所述运算放大器的负输入端通过电阻R6与其输出端连接,所述运算放大器的正输入端分别连接电阻R5和R7的一端,所述电阻R7的另一端接地,所述运算放大器的正输入端还连接电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端连接在所述温度传感器和所述电阻R1之间,所述运算放大器的负输入端连接电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端连接在所述电位器RP1和电阻R2之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:侯大勇奚志勇
申请(专利权)人:苏州长风航空电子有限公司
类型:新型
国别省市:江苏;32

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