热电偶冷端补偿测温电路和装置制造方法及图纸

技术编号:14972203 阅读:134 留言:0更新日期:2017-04-03 00:33
本发明专利技术公开了一种热电偶冷端补偿测温电路和装置,该电路包括温度传感器,用于采集环境温度;电子控制器,电子控制器包括冷端温度补偿器和与冷端温度补偿器相连的一对接线柱,冷端温度补偿器与温度传感器相连,用于根据温度传感器采集的环境温度对热电偶的冷端进行温度补偿;冷端温度补偿器经由一对接线柱及一组补偿导线与热电偶的冷端相连,一对接线柱和一组补偿导线的材料均与热电偶的热电极的材料相同且冷端温度补偿器靠近一对接线柱安装。本发明专利技术通过补偿导线和温度传感器两者的有机融合,实现热电偶温度的精确测量,同时保证温度信号(mV级)在辅助动力装置系统中较远距离的可靠传输,提高温度信号的精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机电子控制器的设计领域,特别地,涉及一种热电偶冷端补偿测温电路。此外,本专利技术还涉及一种包括上述热电偶冷端补偿测温电路的热电偶冷端补偿测温装置。
技术介绍
热电偶是目前温度测量应用最广泛的传感元件。发动机上也常用热电偶作为温度传感器来感应发动机发热部件的温度,供给控制系统作为判定发动机工作状态的依据之一。其中K型镍铬-镍硅热电偶由于测量范围宽-200℃~1200℃,广泛应用于燃气温度传感器用来测量发动机的燃气温度,该燃气温度信号需要进入电子控制器,作为监控辅助动力装置工作状况的重要指标和依据。在辅助动力装置中,K型热电偶感应发动机排气口的燃气温度T,与冷端温度T0形成温差,产生一个温差热电势E(T,T0)。热电偶是由两种不同材质的导体(如K型热电偶是属于镍铬-镍硅金属)组合在一起而形成的。当热电偶的两端处于不同的温度环境下时,由于塞贝克热电效应,回路中会产生一定的热电势E(T,T0)。通常,温度高的一端称为热电偶的“热端”,设为T;温度低的一端则称为热电偶的“冷端”,设为T0。在实际测量中,热电偶的冷端温度T0受环境温度、热源温度以及气流变化等多方面因素影响,并不是热电偶分度表标定基准0℃,而且会不断变化。另外,热电偶特性曲线本身还具有一定的非线性。冷端温度的不确定性就会给热电偶的温度测量带来不少误差。因此,热电偶冷端温度因受环境影响所引成的测量精度低以及冷端温度的不确定性给热电偶的温度测量带来的误差,是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种热电偶冷端补偿测温电路和装置,以解决热电偶冷端温度因受环境影响所引成的测量精度低以及冷端温度的不确定性给热电偶的温度测量带来的误差的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下:根据本专利技术的一个方面,提供一种热电偶冷端补偿测温电路,包括:温度传感器,用于采集环境温度;电子控制器,电子控制器包括冷端温度补偿器和与冷端温度补偿器相连的一对接线柱,冷端温度补偿器与温度传感器相连,用于根据温度传感器采集的环境温度对热电偶的冷端进行温度补偿;冷端温度补偿器经由一对接线柱及一组补偿导线与热电偶的冷端相连,一对接线柱和一组补偿导线的材料均与热电偶的热电极的材料相同且冷端温度补偿器靠近一对接线柱安装。进一步地,热电偶为K型热电偶,热电偶的热电极的材料为镍铬—镍硅材料,一对接线柱包括一根镍硅接线柱和一根镍铬接线柱,一组补偿导线包括一根镍硅补偿导线和一根镍铬补偿导线,镍硅接线柱通过镍硅补偿导线与热电偶相连,用于作为热电偶信号的负极输入端;镍铬接线柱通过镍铬补偿导线与热电偶相连,用于作为热电偶信号的正极输入端;冷端温度补偿器靠近镍硅接线柱和镍铬接线柱。进一步地,电子控制器还包括一级放大单元、二级放大单元、模数转换单元和数据处理单元,一级放大单元的输入端与冷端温度补偿器相连,一级放大单元的输出端分两路,输出端的一路与二级放大单元和温度指示器相连,以供温度指示器实时显示燃气温度;输出端的另一路与模数转换单元和数据处理单元依次按序串联,以供数据处理单元进行数据处理,通过判定燃气温度是否超温来发出相关的控制指令。进一步地,冷端温度补偿器包括热电偶冷端温度补偿集成芯片,热电偶冷端温度补偿集成芯片用于采集环境温度并根据环境温度对热电偶的冷端进行温度补偿。进一步地,热电偶冷端补偿测温电路,还包括:散热片,与热电偶冷端温度补偿集成芯片相连,用于感应电子控制器所处环境的温度,散热片呈丁字型结构,具小端和大端,小端深入到热电偶冷端温度补偿集成芯片的底部且紧贴热电偶冷端温度补偿集成芯片的下表面,大端伸出热电偶冷端温度补偿集成芯片的外部与镍硅接线柱相连;真空硅脂,填充在散热片和热电偶冷端温度补偿集成芯片之间的空隙,用于使镍硅接线柱、散热片与热电偶冷端温度补偿集成芯片紧密贴合。进一步地,一级放大单元采用精密仪表放大器,精密仪表放大器包括第一输入端和第二输入端,第一输入端与热电偶冷端温度补偿集成芯片的补偿电压输出端相连,第二输入端与热电偶的热动势输出端相连,一级放大单元包括运算放大器、第一比例运算电阻、第二比例运算电阻和第一电位器,运算放大器的正极输入端分两路,正极输入端的一路通过第一比例运算电阻与精密仪表放大器的放大电压输出端相连,正极输入端的另一路通过第二比例运算电阻与基准输入电压相连,运算放大器的负极输入端通过第一电位器与运算放大器的输出端相连。进一步地,冷端温度补偿器输出的温度补偿电压为:Uout1=αT+αβ(T-25℃)2其中,Uout1为温度补偿电压,T为测试温度,α为温度-电压换算因子、α=40.6μV/℃,β为纠正因子,β=44.3×10-6。进一步地,一级放大单元输出的一级放大热电偶信号为:Uout2=100×(Uin1+Uout1)其中,Uout2为一级放大热电偶信号,100为一级放大倍数,Uin1为热电偶输入热电势,Uout1为温度补偿电压。进一步地,二级放大单元输出的二级放大热电偶信号为:Uout3=RP1Rf×(R1R1+R2×Uin2+R1R1+R2×Uout2)]]>其中,Uout3为二级放大热电偶信号,Uout2为一级放大热电偶信号,RP1为第一电位器的终端电阻值,Rf为第一电位器的对地电阻值,R1为第一比例运算电阻的电阻值,R2为第二比例运算电阻的电阻值,Uin2为基准输入电压、Uin2=10V。根据本专利技术的另一方面,还提供了一种热电偶冷端补偿测温装置,包括上述的热电偶冷端补偿测温电路。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提出的热电偶冷端补偿测温电路和装置,通过补偿导线和温度传感器两者的有机融合,实现热电偶温度的精确测量,同时保证温度信号(mV级)在辅助动力装置系统中较远距离的可靠传输,提高温度信号的精度和可靠性,同时为辅助动力装置工作的有效控制提供一定的保障。除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是本专利技术热电偶冷端补偿测温电路优选实施例的电路框图;图2是热电偶冷端温度补偿集成芯片与散热片优选实施例的连接结构示意图;以及图3是本专利技术热电偶冷端补偿测温电路优选实施例的电路原理图。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,包括:温度传感器(10),用于采集环境温度;电子控制器(20),所述电子控制器(20)包括冷端温度补偿器(21)和与所述冷端温度补偿器相连的一对接线柱,所述冷端温度补偿器(21)与所述温度传感器(10)相连,用于根据所述温度传感器(10)采集的环境温度对热电偶的冷端进行温度补偿;所述冷端温度补偿器(21)经由所述一对接线柱及一组补偿导线与所述热电偶的冷端相连,所述一对接线柱和所述一组补偿导线的材料均与所述热电偶的热电极的材料相同且所述冷端温度补偿器(21)靠近所述一对接线柱安装。

【技术特征摘要】
1.一种热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,包括:
温度传感器(10),用于采集环境温度;
电子控制器(20),所述电子控制器(20)包括冷端温度补偿器(21)和与所述冷端温度
补偿器相连的一对接线柱,所述冷端温度补偿器(21)与所述温度传感器(10)相连,用于
根据所述温度传感器(10)采集的环境温度对热电偶的冷端进行温度补偿;所述冷端温度补
偿器(21)经由所述一对接线柱及一组补偿导线与所述热电偶的冷端相连,所述一对接线柱
和所述一组补偿导线的材料均与所述热电偶的热电极的材料相同且所述冷端温度补偿器(21)
靠近所述一对接线柱安装。
2.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,
所述热电偶为K型热电偶,所述热电偶的热电极的材料为镍铬—镍硅材料,所述一对接
线柱包括一根镍硅接线柱(11)和一根镍铬接线柱,所述一组补偿导线包括一根镍硅补偿导线
和一根镍铬补偿导线,所述镍硅接线柱通过所述镍硅补偿导线与所述热电偶相连,用于作为
热电偶信号的负极输入端;所述镍铬接线柱通过所述镍铬补偿导线与所述热电偶相连,用于
作为热电偶信号的正极输入端;所述冷端温度补偿器(21)靠近所述镍硅接线柱和所述镍铬
接线柱。
3.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,
所述电子控制器(20)还包括一级放大单元(22)、二级放大单元(23)、模数转换单元
(24)和数据处理单元(25),所述一级放大单元(22)的输入端与所述冷端温度补偿器(21)
相连,所述一级放大单元(22)的输出端分两路,所述输出端的一路与所述二级放大单元(23)
和温度指示器相连,以供所述温度指示器实时显示燃气温度;所述输出端的另一路与所述模
数转换单元(24)和所述数据处理单元(25)依次按序串联,以供所述数据处理单元(25)
进行数据处理,通过判定燃气温度是否超温来发出相关的控制指令。
4.根据权利要求3所述的热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,
所述冷端温度补偿器(21)包括热电偶冷端温度补偿集成芯片(N1),所述热电偶冷端温
度补偿集成芯片(N1)用于采集环境温度并根据所述环境温度对所述热电偶的冷端进行温度
补偿。
5.根据权利要求4所述的热电偶冷端补偿测温电路,其特征在于,还包括:
散热片(50),与所述热电偶冷端温度补偿集成芯片(N1)相连,用于感应所述电子控制
器(20)所处环境的温度,所述散热片(50)呈丁字型结构,具小端和大端,所述小端深入
到所述热电偶冷端温度补偿集成芯片(N1)的底部且紧贴所述热电偶冷端温度补偿集成芯片
(N1)的下表面,...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁伟朱文光桂晓玉薛晓波李明沈领
申请(专利权)人:中国南方航空工业集团有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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