一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统及实现方法技术方案

一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统及实现方法，涉及温度测量领域；利用本方法可以实现热电偶测温时参考端温度的实时自动精确补偿。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：本方法所述的恒温罐具有恒温循环水路，罐内设置有恒温区，工作时恒温区的温度波动可以控制在±0.05℃以内，可以保持热电偶参考端温度恒定。所述的高精度热电阻通过数据采集卡与数据处理系统相连，能够实时采集热电偶参考端的温度，通过数据处理系统编程可以实现热电偶参考端温度的实时自动精确补偿。本方法所述的热电偶参考端温度实时自动精确补偿方法，可实现热电偶参考端温度的实时自动精确补偿，适用于很多场合下热电偶测量端温度的连续自动精确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统及实现方法
本专利技术涉及一种温度测量领域，特别是一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统及实现方法。
技术介绍
温度是表征物体冷热程度的一个物理量，无论在工业生产过程还是在生活的各个领域，很多物质存在状态与物理量的变化都与温度有很大关系，因此，测量与控制温度参数几乎成为生产和生活中一个必不可少的内容。温度参数不能直接测量，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，通过对这些特性参数的测量间接获得温度。热电偶就是一种常用的接触式测温温度计。热电偶测温原理是利用热电效应，即当两种不同材料导体形成闭合回路时，如两接电温度不同，则在回路中便会产生电动势，这种现象就称为热电效应，这个电动势就称为热电势。通常与热电偶配套的工业用仪表显示的温度是在参考端(即冷端)温度为0℃时的结果。目前很多热电偶显示仪表已经可以在参考端温度为室温的条件下进行显示，但一般温度补偿精度都不高，还不能直接用于温度精确测量使用。通常精密温度测量所用的热电偶参考端温度处理方法为保持参考端为0℃的方法，即将热电偶参考端置于冰水混合物中，这样就可以很准确地保证其参考端为0℃。但这种方法需要不断的补充冰块，长期使用和操作起来都不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统及实现方法，能够实现热电偶长期使用时参考端温度实时自动精确补偿，适用于待测热环境温度的长周期实时自动精确测量。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，包括热电偶、恒温罐、热电阻、数据采集卡、温度显示仪表、数据处理系统和恒温循环水机；其中热电阻放置在恒温罐中；热电偶的一端设置在外部待测热环境中，热电偶的另一端设置在恒温罐中，并围绕着热电阻与温度显示仪表连接；温度显示仪表与数据处理系统连接；热电阻依次连接数据采集卡和数据处理系统；恒温罐与恒温循环水机连接。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述热电偶设置有测量端和参考端；热电偶的测量端放置在外部待测热环境中，热电偶的参考端和热电阻一同放置在恒温罐内；参考端与温度显示仪表连接；数据处理系统将上述参考端实时温度的电信号转换成热电势值，并与测量端和参考端的热电势差值信号相加得到电势终值，并将电势终值转换成温度值，即得到精确补偿后外部待测热环境的实时温度。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述的恒温罐包括恒温循环水路、上盖进水接口、罐体出水接口、循环水套、上盖预留开口、上盖、上盖出水接口、恒温区、隔热层、罐体和罐体进水接口；其中，上盖设置在罐体上端；上盖靠近顶端的侧壁上对称设置有上盖进水接口和上盖出水接口；上盖的中心设置有上盖预留开口；上盖的壳体和预留开口的内壁形成循环水套；罐体的上端侧壁上设置有罐体出水接口；罐体的底端侧壁上设置有罐体进水接口；罐体的中心位置设置有隔热层；隔热层的中心位置设置有恒温区，热电偶的参考端和热电阻设置在恒温罐的恒温区内；在罐体顶端的侧壁上设置有罐体出水接口。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述温度实时自动精确补偿的系统还包括恒温循环水回水管、恒温循环水给水管；所述的恒温罐的罐体进水接口通过恒温循环水给水管与恒温循环水机相连；罐体出水接口与上盖进水接口相连；上盖出水接口通过恒温循环水回水管与恒温循环水机相连。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，恒温循环水从恒温循环水机流出，依次经历恒温循环水机的出水口、恒温循环水给水管、罐体进水接口、罐体出水接口、上盖进水接口、上盖出水接口、恒温循环水回水管、恒温循环水机的进水口，又回到恒温循环水机内部，形成闭合的循环水路。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述的恒温罐为不锈钢或铜材质，外形为圆筒型或方形，恒温罐内为圆筒型或方形空腔。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述的恒温罐内设置有恒温区和隔热层；隔热层为室温热导率不大于0.05W/(m·K)的低密度多孔材料，隔热层的外壁与恒温罐的内壁形状一致，间隙不大于5mm；恒温区为隔热层内的圆筒型或方型空腔，深度为60～120cm，水平截面面积为15～40cm2，实现恒温区的温度波动控制在±0.05℃以内。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，热电偶参考端温度实时自动精确补偿的实现方法包括如下步骤：步骤(一)、将热电偶的测量端放置在外部待测热环境中，将热电偶参考端和热电阻通过恒温罐上盖预留开口放置在恒温罐的恒温区内，用柔性隔热材料将上盖预留开口封住；步骤(二)、将恒温罐的罐体进水接口与恒温循环水给水管相连，采用软管将罐体出水接口与上盖进水接口相连，将上盖出水接口与恒温循环水回水管相连，将恒温循环水给水管和回水管与恒温循环水机连接；将恒温循环水机的水温保持在设定温度；打开循环水使恒温罐内的循环水路开始循环；步骤(三)、将测温热电偶与温度显示仪表相连；测量热电偶参考端实际温度的热电阻与数据采集卡相连；温度显示仪表和数据采集卡分别通过信号传输线和与数据处理系统连接；步骤(四)、通过数据处理系统设置数据采集卡读取热电阻温度信号的速度大于10次/s，实现对均温区内的温度进行快速采集；并将采集的温度值和温度显示仪表的测量数值按照热电偶的分度值查表换算成电动势后进行数值加和得到的实时总电动势，最后将总电动势按照热电偶的分度值查表换算成温度值显示于数据处理系统的温度显示窗口，即为待测热环境的实时温度。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述的热电阻为高精度铂热电阻或铜热电阻。在上述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，所述步骤(二)中，设置恒温循环水机的水温为25～35℃；打开循环水使恒温罐内的循环水路开始循环，直到电阻的温度波动在±0.05℃以内时，热电偶的测量端的温度即认为恒定，此时数据处理系统的温度显示窗口显示的实时温度即是经过参考端温度自动精确补偿的待测热环境的实时温度。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术采用了具有循环水路的恒温罐、高精度热电阻、数据采集卡和数据处理系统，即可保持热电偶参考端温度的恒定，又可对热电偶进行冷端温度实时精确补偿，可以实现待测热环境温度的长周期实时自动精确测量；(2)本专利技术采用了热电阻、数据采集卡和数据处理系统和热电势差值信号处理方法，提高了热电偶参考端温度补偿的精度和自动化程度，实现了热电偶参考端温度的自动精确补偿；(3)本专利技术采用了恒温罐和循环水路连接方法，与冰点补偿法相比节省了持续加冰的步骤，节约了人工成本，适合于测量周期长的温度精确测量场合；(4)本专利技术采用了恒温区和隔热层，使热电偶参考端的温度波动控制在±0.05℃以内，提高了恒温罐的恒温精度，实现了热电偶参考端温度的长时间恒定；(5)本专利技术采用了热电偶参考端温度实时自动精确补偿的方法，提高了热电偶参考端温度补偿的速度，实现了热电偶参考端温度的实时自动补偿。附图说明图1为本专利技术一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统结构示意图；图2为本专利技术恒温罐结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：如图1所示为一种热电偶参考端温度实时自动精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，其特征在于：包括热电偶(3)、恒温罐(5)、热电阻(8)、数据采集卡(10)、温度显示仪表(11)、数据处理系统(16)和恒温循环水机(17)；其中热电阻(8)放置在恒温罐(5)中；热电偶(3)的一端设置在外部待测热环境(1)中，热电偶(3)的另一端设置在恒温罐(5)中，并围绕着热电阻(8)与温度显示仪表(11)连接；温度显示仪表(11)与数据处理系统(16)连接；热电阻(8)依次连接数据采集卡(10)和数据处理系统(16)；恒温罐(5)与恒温循环水机(17)连接。

【技术特征摘要】
1.一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，其特征在于：包括热电偶(3)、恒温罐(5)、热电阻(8)、数据采集卡(10)、温度显示仪表(11)、数据处理系统(16)和恒温循环水机(17)；其中热电阻(8)放置在恒温罐(5)中；热电偶(3)的一端设置在外部待测热环境(1)中，热电偶(3)的另一端设置在恒温罐(5)中，并围绕着热电阻(8)与温度显示仪表(11)连接；温度显示仪表(11)与数据处理系统(16)连接；热电阻(8)依次连接数据采集卡(10)和数据处理系统(16)；恒温罐(5)与恒温循环水机(17)连接；所述热电偶(3)设置有测量端(2)和参考端(4)；热电偶(3)的测量端(2)放置在外部待测热环境(1)中，热电偶(3)的参考端(4)和热电阻(8)一同放置在恒温罐(5)内；参考端(4)与温度显示仪表(11)连接；数据处理系统(16)将上述参考端(4)实时温度的电信号转换成热电势值，并与测量端(2)和参考端(4)的热电势差值信号相加得到电势终值，并将电势终值转换成温度值，即得到精确补偿后外部待测热环境(1)的实时温度；所述的恒温罐(5)包括恒温循环水路(9)、上盖进水接口(18)、罐体出水接口(19)、循环水套(20)、上盖预留开口(21)、上盖(22)、上盖出水接口(23)、恒温区(24)、隔热层(25)、罐体(26)和罐体进水接口(27)；其中，上盖(22)设置在罐体(26)上端；上盖(22)靠近顶端的侧壁上对称设置有上盖进水接口(18)和上盖出水接口(23)；上盖(22)的中心设置有上盖预留开口(21)；上盖(22)的壳体和预留开口(21)的内壁形成循环水套(20)；罐体(26)的上端侧壁上设置有罐体出水接口(19)；罐体(26)的底端侧壁上设置有罐体进水接口(27)；罐体(26)的中心位置设置有隔热层(25)；隔热层(25)的中心位置设置有恒温区(24)，热电偶的参考端(4)和热电阻(8)设置在恒温罐(5)的恒温区(24)内；在罐体(26)顶端的侧壁上设置有罐体出水接口(19)。2.根据权利要求1所述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，其特征在于：所述温度实时自动精确补偿的系统还包括恒温循环水回水管(12)、恒温循环水给水管(13)；所述的恒温罐(5)的罐体进水接口(27)通过恒温循环水给水管(13)与恒温循环水机(17)相连；罐体出水接口(19)与上盖进水接口(18)相连；上盖出水接口(23)通过恒温循环水回水管(12)与恒温循环水机(17)相连。3.根据权利要求2所述的一种热电偶参考端温度实时自动精确补偿系统，其特征在于：恒温循环水从恒温循环水机(17)流出，依次经历恒温循环水机(17)的出水口、恒温循环水给水管(13)、罐体进水接口(27)、罐体出水接口(19)、上盖进水接口(18)、上盖出水接口(23)、恒温循环水回水管(12)、恒温循环水机(17)的进水口，又回到恒温循环水机(17)内部，形成闭合的循环水路...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景兴，李琦，何凤梅，陈聪慧，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11