在設計熱電偶檢(jiǎn)定係(xì)統的冷端補償方案時,由熱電偶測溫原理(lǐ)可知,隻有當熱電偶的冷端溫度保(bǎo)持不變,熱電(diàn)勢才是被測溫度的單值函數。而且,在工程技術上使用的熱電偶分度表,和根據分度表刻劃的測溫顯示儀表的刻度,都是根據冷端溫度為0℃而製作的。另(lìng)外在實(shí)際使用時,由於熱電偶的熱端(測量端)與冷端離得很(hěn)近,冷端又暴露於空氣中,容易受到環境溫度的(de)影響,因而冷端溫度很難保持恒定。因此(cǐ)要采(cǎi)用適(shì)當的措施對冷端溫度進行補償,使熱電偶測溫準確而且方便。
根(gēn)據(jù)中間溫度定律,當熱電偶冷端(duān)溫(wēn)度to≠0°C時,熱電偶熱(rè)端(duān)溫度t和輸出熱電勢E(t,0),之間的關係式為:
E(t,0)= E(t,to)+ E(to,0)
式中(zhōng),E (t,0),是熱電偶熱端溫度為t、冷端溫度為0C時的(de)輸出熱電勢(shì);
E(t,to),是熱電偶熱端溫度為t、冷端溫度為to時的輸出(chū)熱電勢;
E(to,0),是熱(rè)電偶熱端溫度為to、冷端溫度為0C時的輸出熱電勢(shì)。
在熱電偶熱(rè)端溫度t一定時,E(t, 0)為定值。當熱電偶冷端溫度to變化時,E (to, 0)隨之變化,從(cóng)而導致E(t, to)變化,故要準確地測(cè)量熱電(diàn)偶熱端(duān)溫度,必須實時測量冷端溫度,進行冷端溫度補償(cháng)。
在實際應用(yòng)中,常(cháng)用(yòng)的熱電偶冷端補償方法有冷端恒溫法、補償導線法、冷端溫度校正法、電橋補償法、二極管補償(cháng)法、集成溫度電路補償法等。通常有兩種溫度補償方式(shì):方式一,搭建溫度補償回路;方式二,***測量冷端環境溫度,選(xuǎn)擇軟件補償。方式二可以較***地測量儀器熱電偶接入點的環境溫度,這將成為係統整體(tǐ)測量精度的決定因素之一。
目前控製中多(duō)采用以下3種方法測(cè)量環境溫(wēn)度。
(1)直接借用CPU內部溫度傳感器,但是首先測量設備內部溫度場並不(bú)均(jun1)勻,熱(rè)點(diǎn)偶補償(cháng)線(xiàn)接入點的溫度與CPU的表麵溫度存在差值其次,集成溫度傳感器的(de)靈敏度一般為0.1C,精(jīng)度士2'C,難以滿(mǎn)足測量要(yào)求。
(2)使用新型智能溫度傳感器,但此方法同樣存在芯片外殼對環境溫度的滯後性影響問題。
(3)高精度A/D采樣芯片+遠端溫度傳感器。可感知溫度變化量小於0.02C,采取防波動(dòng)措施後,可保證PN結0.2℃和(hé)係(xì)統(tǒng)0.5℃的誤差要求。
以(yǐ)上列(liè)出的溫度(dù)測量方法都必須經過A/D轉換等電(diàn)路,都會引入(rù)轉換誤差(chà)。HSIN9000熱電偶自動檢定係統對冷端的補償采用一支(zhī)二等標準鉑電阻安(ān)裝於熱電偶冷端處,用測儀表直接讀取(qǔ)標準鉑電阻(zǔ)的阻值,通(tōng)過通信口送入計算機,計算機通過查表(biǎo)法計算(suàn)出冷端溫度值。這樣,因為標準(zhǔn)鉑電阻測量誤差可以達到士0.02C,沒有中間環節精度得到了進一步(bù)提(tí)高(gāo),提高了儀表(biǎo)的複用(yòng)率,節省硬件開支。
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