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    分析如何將熱電偶產生的電壓轉換為精確的溫度讀數

    來源:發表時間:2018-11-07

        由于多種原因,將熱電偶產生的電壓轉換為精確的溫度讀數并不容易:電壓信號很小,溫度 - 電壓關系是非線性的,需要參考結補償,熱電偶可能會引起接地問題。讓我們逐一考慮這些問題。


        電壓信號很?。鹤畛R姷?strong>上海自動化儀表三廠熱電偶類型是J,K和T.在室溫下,它們的電壓分別在52μV/°C,41μV/°C和41μV/°C時變化。其他不太常見的類型隨溫度變化甚至更小。這種小信號在模數轉換之前需要高增益級。表1比較了各種熱電偶類型的靈敏度。


        各種熱電偶類型在25°C時的電壓變化與溫升(塞貝克系數)的關系。



        由于電壓信號很小,信號調理電路通常需要大約100左右的增益 - 相當簡單的信號調節。更難的是將實際信號與熱電偶引線上拾取的噪聲區分開來。熱電偶引線很長并且經常在電噪聲環境中運行。引線上拾取的噪聲很容易超過微小的熱電偶信號。


        通常組合兩種方法來從噪聲中提取信號。第一種是使用差分輸入放大器,例如儀表放大器,來放大信號。由于大部分噪聲都出現在兩根導線上(共模),因此差分測量會消除噪聲。第二種是低通濾波,它可以消除帶外噪聲。低通濾波器應消除可能導致放大器整流和50 Hz / 60 Hz(電源)嗡嗡聲的射頻干擾(1 MHz以上)。在放大器之前放置射頻干擾濾波器(或使用帶濾波輸入的放大器)非常重要。50 Hz / 60 Hz濾波器的位置通常并不重要 - 它可以與RFI濾波器組合,放置在放大器和ADC之間,作為sigma-delta ADC的一部分,或者可以用軟件編程作為平均濾波器。


        參考結補償:必須知道上海自動化儀表三廠熱電偶參考結的溫度才能獲得準確的絕對溫度讀數。當首次使用熱電偶時,這是通過將參比接頭保持在冰浴中來完成的。圖2描繪了一個熱電偶電路,其一端處于未知溫度,另一端處于冰?。?°C)。該方法用于詳盡地表征各種熱電偶類型,因此幾乎所有熱電偶表都使用0°C作為參考溫度。


    圖:基本的鐵 - 康銅熱電偶電路。


        但是,對于大多數測量系統而言,將上海自動化儀表三廠熱電偶的參考接點保持在冰浴中是不實際的。相反,大多數系統使用稱為參考結補償的技術(也稱為冷端補償)。參考結溫度使用另一個溫度敏感器件測量 - 通常是IC,熱敏電阻,二極管或RTD(電阻溫度檢測器)。然后補償熱電偶電壓讀數以反映參考結溫度。重要的是盡可能準確地讀取參考接頭 - 精確的溫度傳感器保持與參考接點相同的溫度。讀取參考結溫度時的任何錯誤都將直接顯示在最終的熱電偶讀數中。



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