一种热电偶信号处理系统及其信号处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种热电偶信号处理系统其信号处理方法，包括：用于向系统中各模块供电的电源模块、用于对热电偶的冷端电压进行采样并将得到的冷端采样电压发送给中央处理模块的冷端采样模块、热电偶、用于对热电偶两端电势差进行采集并将采集电势差发送给中央处理模块的热电偶采样模块、用于基于热电偶温度采集原理计算得到待测环境温度的中央处理模块和根据中央处理模块的命令进行通信报文收发的数据收发模块；通过热电偶信号处理系统测量其冷端温度数值，并处理热电偶转换来的电势差，最终得到待测量的热端温度值，实现自主可控的车载温度采集器。

【技术实现步骤摘要】
一种热电偶信号处理系统及其信号处理方法
本专利技术涉及汽车传感器领域，具体涉及一种热电偶信号处理系统及其信号处理方法。
技术介绍
汽车用温度传感器，主要用于测量汽车尾气温度、水箱温度、空调温度等领域，车载温度传感器按照其工作原理，主要分为热电偶型、铂电阻型和热敏电阻型三种类型。铂电阻型温度传感器精度高、线性度好，但由于使用贵金属铂，导致其成本过高，且测量温度范围有限；热敏电阻型温度传感器又细分为负温度系数(NTC)、正温度系数(PTC)两种，其测量温度范围可以满足要求且成本不高，但受限于材料技术，其测温精度较差。热电偶型温度传感器具有两个端部，能够将两个端部的温差转换为电势差，若已知其一端的温度，通过电势差可以计算得知另一端温度，其温差对电势差的转换精度可达亚微伏级别，测量精度较高；热电偶型温度传感器已经标准化，原材料多使用廉价合金，取材方便，成本低；若配合信号处理系统使用，则可以实现自动化的温度测试，使用方便。热电偶型温度传感器的测量范围可以根据标准选择不同类型，测量范围能够满足汽车各种不同测温范围的要求，是车载温度传感器的较优选择。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电偶信号处理系统，其特征在于：包括：/n电源模块，用于向系统中各模块供电；/n冷端采样模块，用于对热电偶的冷端电压进行采样，并将得到的冷端采样电压发送给中央处理模块；/n热电偶，其热端探入待测温度环境中，其冷端与冷端采样模块紧邻布置；/n热电偶采样模块，用于对热电偶两端电势差进行采集并将采集电势差发送给中央处理模块；/n中央处理模块，用于基于热电偶温度采集原理，根据来自冷端采样模块的冷端采样电压和来自热电偶采样模块的采集电势差，计算得到待测环境温度；/n数据收发模块，用于根据中央处理模块的命令，进行通信报文收发。/n

【技术特征摘要】
1.一种热电偶信号处理系统，其特征在于：包括：
电源模块，用于向系统中各模块供电；
冷端采样模块，用于对热电偶的冷端电压进行采样，并将得到的冷端采样电压发送给中央处理模块；
热电偶，其热端探入待测温度环境中，其冷端与冷端采样模块紧邻布置；
热电偶采样模块，用于对热电偶两端电势差进行采集并将采集电势差发送给中央处理模块；
中央处理模块，用于基于热电偶温度采集原理，根据来自冷端采样模块的冷端采样电压和来自热电偶采样模块的采集电势差，计算得到待测环境温度；
数据收发模块，用于根据中央处理模块的命令，进行通信报文收发。


2.根据权利要求1所述的一种热电偶信号处理系统，其特征在于：还包括：
电源采样模块，用于对电源模块的供电电压进行采样，采样电压发送给中央处理模块；
所述中央处理模块根据来自电源采样模块的采样电压判断电源模块是否存在故障、根据来自冷端采样模块的冷端采样电压判断冷端采样模块是否存在故障、根据来自热电偶采样模块的采集电势差判断热电偶采样模块是否存在故障以及根据发生的故障采用相应的处理措施。


3.根据权利要求1所述的一种热电偶信号处理系统，其特征在于：所述冷端采样模块包括串联的标准电阻1和热敏电阻，冷端采样电压U为：U＝5*RNTC/(RNTC+R1)，其中，RNTC为热敏电阻阻值，R1为标准电阻1阻值；
所述中央处理模块根据冷端采样电压U，反算得到热敏电阻阻值RNTC，并基于热敏电阻的阻值-温度表格，得到当前的冷端温度。


4.根据权利要求1所述的一种热电偶信号处理系统，其特征在于：所述电热偶包括一个或多个热电偶；当采用多个热电偶时，采用多个完全相同的冷端采样模块对各热电偶的冷端电压进行采样，所有冷端采样模块的冷端采样电压进入中央处理模块；所述中央处理模块采用所有冷端采样电压的平均值作为冷端采样电压，参与待测环境温度的计算。


5.根据权利要求4所述的一种热电偶信号处理系统，其特征在于：当采用多个热电偶时，在热电偶和热电偶采样模块之间设置热电偶通道切换模块，所述热电偶通道切换模块连接全部热电偶，根据中央处理模块的控制信号决定某时刻哪个通道的热电偶信号可以通过，被允许通过的热电偶信号进入热电偶采样模块中，热电偶采样模块将进入的热电偶信号进行采集并发送给中央处理器。


6.根据权利要求1所述的一种热电偶信号处理系统，其特征在于：所述电源模块包括负责供电的电源和电源转换电路；所述电源转换电路将电源的电压转换为各模块的额定工作电压，恒压输出给中央处理模块、热电偶采样模块、冷端采样模块和数据收发模块。


7.基于权利要求1至6任意一项所述的一种热电偶信号处理系统的信号处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取冷端采样电压U，根据公式U＝5*RNTC/(RNTC+R1)，反算得到热敏电阻阻值RNTC，根据热敏电阻的阻值-温度表格，得到当前热电偶冷端温度；
步骤2：基于步骤1得到的热电偶冷端温度，查阅热电偶的标准温度-电势差表格，得到当热电偶热端温度为t0，冷端温度为0时，其热端与冷端的电势差E(t0，0)的数值；
步骤3：获取当前接入的热电偶两端电势差E(t，t0)，E(t，t0)表示当热电偶热端温度为t，冷端温度为t0时，其热端与冷端的电势差；
步骤4：根据公式E(t，0)＝E(t，t0)+E(t0，0)计算得到当热电偶热端温度为t，冷端温度为0℃时，其热端与冷端产生的电势差；
步骤5：通过查阅热电偶的标准温度-电势差表...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪立，周洋，厉爱凤，李明亚，陈霞，张羽，张祖力，
申请(专利权)人：首凯汽车零部件江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32