在設計(jì)熱電(diàn)偶檢定係統的冷端補償(cháng)方案時,由熱電偶測溫原理可知,隻有當熱電偶的冷端溫度保持不變,熱電勢才是被(bèi)測(cè)溫度的單值函數。而且,在工程技術上(shàng)使(shǐ)用的熱電偶分度表,和根據分度表刻(kè)劃(huá)的測溫顯(xiǎn)示儀表的刻度,都是根據冷端溫度為0℃而製作的。另外在實際使用時,由於熱電偶的熱端(測量端)與(yǔ)冷端離得很近,冷端又暴露於空氣中,容易受到環境溫度的影響,因而冷端溫度很難保持(chí)恒定。因此要采用適當的措(cuò)施對冷端溫度進(jìn)行補償,使熱電偶測溫準確而且(qiě)方便。
根據(jù)中間溫度定律,當熱電偶冷端溫度to≠0°C時,熱電偶熱端溫度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,E (t,0),是熱電偶熱端溫度為t、冷端溫度為0C時的輸出熱電(diàn)勢;
E(t,to),是熱電偶熱端(duān)溫度為t、冷端溫(wēn)度(dù)為(wéi)to時的輸出熱電勢;
E(to,0),是熱電偶熱端溫度為to、冷端溫度為0C時的輸出熱電勢。
在熱電偶熱端溫度t一定時,E(t, 0)為定值(zhí)。當熱電偶冷端溫度to變化時,E (to, 0)隨之(zhī)變化,從而導致E(t, to)變化,故要準確地測量熱電偶熱端溫度(dù),必須實時測量冷端溫度,進行冷端溫度補償。
在實際應(yīng)用中,常用的熱電偶冷端補(bǔ)償方法有冷(lěng)端恒溫法、補償導(dǎo)線法、冷端溫度校正法、電橋補償法、二極管補(bǔ)償法(fǎ)、集成溫(wēn)度電路補償法等。通常有兩種溫度補償方式:方式一(yī),搭建溫度補償回路;方式二,***測量冷端(duān)環境溫度,選擇軟件補償。方式二可以較***地測量儀器熱電偶接入點的環境溫度,這將成為係統整體測量精度(dù)的決定因素之(zhī)一。
目前控製中多采用以下(xià)3種方法測量環境溫(wēn)度。
(1)直接借用CPU內部(bù)溫度傳感器,但是(shì)首先測量設(shè)備內部溫度場並不均勻,熱點偶(ǒu)補償線接入點的溫度與(yǔ)CPU的表麵溫度存在(zài)差值其次,集成溫度傳(chuán)感器的靈敏度一般為0.1C,精度士2'C,難以(yǐ)滿足測量要求。
(2)使用新型智能溫度(dù)傳感器,但此方法同樣存在芯片外殼對環(huán)境溫度的滯後性影響問題。
(3)高精度A/D采樣(yàng)芯片(piàn)+遠端溫度傳感(gǎn)器。可感知溫度變化量小於0.02C,采取防波動措施後,可保(bǎo)證PN結0.2℃和係統0.5℃的誤差要求。
以(yǐ)上列出的溫度測量方法都必須經過A/D轉換等電路,都會引入轉換誤差。HSIN9000熱電偶自動檢定係統對冷端的補償采用一(yī)支二等標準鉑(bó)電阻安裝於熱電偶冷端處,用(yòng)測儀(yí)表直接讀取(qǔ)標準鉑電阻的阻值,通過通信口送入計算機(jī),計算機通過查表(biǎo)法計算(suàn)出冷端溫度值。這樣,因為標準鉑電阻測量(liàng)誤差可以達到(dào)士(shì)0.02C,沒有中間環節精度得到了進一步(bù)提高,提(tí)高了儀(yí)表的複用率,節省硬件開支。
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