本发明专利技术公开了一种热电偶测温装置和温度检测方法，其中，热电偶测温装置包括：热电偶；调理模块，用于对热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理；模数转换器，用于将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号；热敏电阻，用于感知热电偶的冷端温度；控制器，用于根据热电偶的冷端温度得到冷端热电势，根据数字热端热电势信号得到热端热电势，根据热端热电势和冷端热电势计算得到目标热电势，根据目标热电势得到热电偶的热端温度。该装置能够提高抗干扰能力，保证温度检测的高精度，且采用逆测温算法，根据热电偶的热端热电势和冷端热电势实现热端热电势补正，进而得到热电偶的热端温度，灵活性好，应用范围广。
【技术实现步骤摘要】
热电偶测温装置和温度检测方法
本专利技术涉及温度检测
，尤其涉及一种热电偶测温装置和温度检测方法。
技术介绍
现有热电偶传感器的测量精度相对较差，例如现有精度最高的S型热电偶(铂铑10-铂)传感器即使是精确度最高的工标I级精度，其测量精度也仅有±1℃。这对于一些需要精准控温的制造工艺来说是非常粗糙的。在测量中温时，这种精度劣势表现的更为明显。因此如何进一步提高热电偶传感器的测量精度具有十分重要的意义。此外，热电偶的热电势分度表中各个温度对应的热电势都是基于0℃(摄氏度)的冷端基准温度进行标定的。然而，在实际应用中，为了减小仪器体积，简化测量装置，热电偶的冷端温度通常难以保证为准确的0℃，热电偶的测试结果易受到周围环境温度等因素的影响，会产生很大的误差，因此，在热电偶测温系统中，冷端补偿占有重要的地位。目前，常用的热电偶冷端补偿的方法有冰点器法、补偿导线法、热电势补正法等。其中冰点器法需用到恒温装置，操作较繁琐，不适用于工业测量，补偿导线法和热电势补正法则受制于补偿导线的补偿精度和热电势的补正精度。由于补偿导线与热电偶丝之间存在不可消除的热电势误差，因而对于高精度测温热电偶，补偿导线法也难以适用。由此可知，对于高精度热电偶，热电势补正法是最高精度的冷端补偿技术。再者，热电偶信号是变化缓慢的微伏级到毫伏级信号，由于热电势信号的微弱性，在传输过程中非常容易受到外界的干扰，因而如何提升信号在传输过程中的抗干扰能力非常重要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种热电偶测温装置，以对热电偶的热端输出的模拟热端热电势进行共模滤波处理，从而提高抗干扰能力，并采用逆测温算法，根据热电偶的热端热电势和冷端热电势实现热端热电势补正，从而得到热电偶的热端温度，该方法灵活性好，应用范围广。本专利技术的另一个目的在于提出一种温度检测方法。为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种热电偶测温装置，包括：热电偶；调理模块，用于对所述热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理；模数转换器，用于将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号；热敏电阻，用于感知所述热电偶的冷端温度；控制器，用于根据所述热电偶的冷端温度得到冷端热电势，根据所述数字热端热电势信号得到热端热电势，根据所述热端热电势和所述冷端热电势计算得到目标热电势，根据所述目标热电势得到所述热电偶的热端温度。根据本专利技术实施例的热电偶测温装置，通过调理模块对热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理，通过模数转换器将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号，通过热敏电阻感知热电偶的冷端温度，通过控制器根据热电偶的冷端温度得到冷端热电势，并根据数字热端热电势信号得到热端热电势，进而根据热端热电势和冷端热电势计算得到目标热电势，以根据目标热电势得到热电偶的热端温度。由此，该装置对热电偶的热端输出的模拟热端热电势进行共模滤波处理，从而提高抗干扰能力，保证温度检测的高精度，并采用逆测温算法，根据热电偶的热端热电势和冷端热电势实现热端热电势补正，从而得到热电偶的热端温度，该方法灵活性好，应用范围广。另外，根据本专利技术上述实施例的热电偶测温装置还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述调理模块包括：差分低通滤波器和共模滤波器。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器具体用于：存储对温度-热电势曲线拟合后得到的一元高次方程，所述一元高次方程的阶数大于5阶；根据所述冷端温度和所述一元高次方程，采用二分法计算得到近似冷端热电势区间；根据所述冷端热电势区间和所述冷端温度，采用牛顿迭代法求解所述一元高次方程得到符合预设精度的冷端热电势。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器具体用于：存储对热电势-温度曲线进行拟合后得到的一元高次方程，所述一元高次方程的阶数大于5阶；根据所述目标热电势和所述一元高次方程，采用二分法计算得到近似温度区间；根据所述近似温度区间和所述目标热电势，采用牛顿迭代法求解所述一元高次方程得到符合预设精度的热端温度。根据本专利技术的一个实施例，所述模数转换器的偏移误差小于1微伏。根据本专利技术的一个实施例，所述模数转换器为分辨率大于预设的分辨率阈值、噪声低于预设的第一噪声阈值、共模抑制比高于预设的共模抑制比阈值、带差分输入通道和可编程增益的模数转换器。根据本专利技术的一个实施例，所述模数转换器外接基准电压源，所述基准电压源的温度漂移低于预设的温度漂移阈值，精度高于预设的第二精度阈值，噪声低于预设的第二噪声阈值。根据本专利技术的一个实施例，所述热敏电阻的精度误差绝对值小于0.04摄氏度。根据本专利技术的一个实施例，所述热电偶的冷端温度小于80摄氏度。根据本专利技术的一个实施例，热电偶测温装置还包括：显示设备，用于显示所述热电偶的热端温度。根据本专利技术的一个实施例，所述显示设备的显示位数大于6位。根据本专利技术的一个实施例，所述热电偶的电偶丝为单晶电偶丝。根据本专利技术的一个实施例，所述单晶电偶丝包括金单晶正极电偶丝和铂单晶负极电偶丝。根据本专利技术的一个实施例，所述单晶电偶丝的单晶取向一致性不低于90％，杂晶不大于10％。为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种温度检测方法，适于利用热电偶测温装置进行，所述热电偶测温装置包括：热电偶；调理模块，用于对所述热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理；模数转换器，用于将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号；热敏电阻，用于感知所述热电偶的冷端温度；所述温度检测方法包括：根据所述热电偶的冷端温度得到冷端热电势；根据所述数字热端热电势信号得到热端热电势；根据所述热端热电势和所述冷端热电势计算得到目标热电势；根据所述目标热电势得到所述热电偶的热端温度。根据本专利技术实施例的温度检测方法，适于利用本专利技术第一方面实施例提出的热电偶测温装置，首先，根据热电偶的冷端温度得到冷端热电势，根据数字热端热电势信号得到热端热电势，然后，根据热端热电势和冷端热电势计算得到目标热电势，最后，根据目标热电势得到热电偶的热端温度。由此，该方法对热电偶的热端输出的模拟热端热电势进行共模滤波处理，从而提高抗干扰能力，保证温度检测的高精度，并采用逆测温算法，根据热电偶的热端热电势和冷端热电势实现热端热电势补正，从而得到热电偶的热端温度，灵活性好，应用范围广。另外，根据本专利技术上述实施例的温度检测方法还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述热电偶的冷端温度得到冷端热电势，包括：存储对温度-热电势曲线拟合后得到的一元高次方程，所述一元高次方程的阶数大于5阶；根据所述冷端温度和所述一元高次方程，采用二分法计算得到近似冷端热电势区间；根据所述冷端热电势区间和所述冷端温度，采用牛顿迭代法求解所述一元高次方程得到符合预设精度的冷端热电势。根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述目标热电势得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热电偶测温装置，其特征在于，包括：/n热电偶；/n调理模块，用于对所述热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理；/n模数转换器，用于将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号；/n热敏电阻，用于感知所述热电偶的冷端温度；/n控制器，用于根据所述热电偶的冷端温度得到冷端热电势，根据所述数字热端热电势信号得到热端热电势，根据所述热端热电势和所述冷端热电势计算得到目标热电势，根据所述目标热电势得到所述热电偶的热端温度。/n
【技术特征摘要】
1.一种热电偶测温装置，其特征在于，包括：
热电偶；
调理模块，用于对所述热电偶的热端输出的模拟热端热电势信号进行共模滤波处理；
模数转换器，用于将滤波处理后的模拟热端热电势信号转换为数字热端热电势信号；
热敏电阻，用于感知所述热电偶的冷端温度；
控制器，用于根据所述热电偶的冷端温度得到冷端热电势，根据所述数字热端热电势信号得到热端热电势，根据所述热端热电势和所述冷端热电势计算得到目标热电势，根据所述目标热电势得到所述热电偶的热端温度。
2.根据权利要求1所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述调理模块包括：差分低通滤波器和共模滤波器。
3.根据权利要求1所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述控制器具体用于：
存储对温度-热电势曲线拟合后得到的一元高次方程，所述一元高次方程的阶数大于5阶；
根据所述冷端温度和所述一元高次方程，采用二分法计算得到近似冷端热电势区间；
根据所述冷端热电势区间和所述冷端温度，采用牛顿迭代法求解所述一元高次方程得到符合预设精度的冷端热电势。
4.根据权利要求1所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述控制器具体用于：
存储对热电势-温度曲线进行拟合后得到的一元高次方程，所述一元高次方程的阶数大于5阶；
根据所述目标热电势和所述一元高次方程，采用二分法计算得到近似温度区间；
根据所述近似温度区间和所述目标热电势，采用牛顿迭代法求解所述一元高次方程得到符合预设精度的热端温度。
5.根据权利要求1所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述模数转换器的偏移误差小于1微伏。
6.根据权利要求5所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述模数转换器为分辨率大于预设的分辨率阈值、噪声低于预设的第一噪声阈值、共模抑制比高于预设的共模抑制比阈值、带差分输入通道和可编程增益的模数转换器。
7.根据权利要求5所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述模数转换器外接基准电压源，所述基准电压源的温度漂移低于预设的温度漂移阈值，精度高于预设的第二精度阈值，噪声低于预设的第二噪声阈值。
8.根据权利要求1所述的热电偶测温装置，其特征在于，所述热敏电阻的精度误差绝对值小...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，傅棋琪，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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