【文章內(nèi)容簡介】 總之，整個運算電路，把溫度通過一個函數(shù)（熱點偶的電壓與溫度關(guān)系函數(shù)）轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，再通過這個函數(shù)的反函數(shù)（運算電路）把電壓變成溫度對應的變壓，可以說是通過整個電路，給溫度換了單位，把攝氏度換為毫伏，且 1 毫伏對應 1 攝氏度。最后為了顯示和控制的需要，進行了一次放大。 （ 2）冷接點溫度補償方法的選擇 1冷接點補償?shù)脑颍簾犭娕际莾煞N不同材料組成在一起形成的。如果熱電偶的兩端 放在不同的溫度區(qū)域中，會產(chǎn)生一定的電勢。熱偶輸出的是兩 個 端口溫度差的函數(shù)。通常溫度到的一端成為熱端（或工作端），溫度低的那端稱為冷端（或自由端），則輸出電壓為U=f(T2T1)若冷端為 0，則輸出電壓為測試溫度（熱端）的單值函數(shù)。但實際中，冷端的溫度不為零，則要進行補償，是其在相應的溫度下的電壓為零度時的電壓。如果精度要求不高時，可以近似忽略，但是精度要求高時，必須進行冷接點補償。 2 冷接點補償?shù)目傮w思路：查資料得知， K 點偶所需的補償電壓為 V/℃ ,可使其兩端電壓變?yōu)?0℃時兩端的電壓大小，從而達到補償?shù)男Ч? 3冷接點補償?shù)木唧w方法的選擇：常見的補償方 法有：冷端恒溫法，補償導線法，數(shù)字補償，查表法，不平衡電橋法，計算法，傳感器溫度補償法。 （ 1）冷端恒溫法 原理：把冷端泡在冰水混合物中，使其溫度穩(wěn)定在 0℃ . 12 排除理由；制作麻煩，時間長了還要對冰水混合物進行維護，如更換。而且一般的恒溫容器，大小都有限制，這樣熱偶的大小也有了限制。這種方法只適合在實驗室里采用，不用于實際當中。 （ 2）補償導線法 原理：將熱電偶的參考端經(jīng)過補償導線與儀表的輸入端相連接，其補償導線的熱電特性與熱電偶本身相似。 排除理由：精度不高，而且自己對這個方法沒有完全理解，所以排除此方法 。 （ 3）數(shù)字補償法 原理：如圖 433所示，集成溫度傳感器與熱電偶的冷端置于同一溫度中，集成溫度傳感器將冷端轉(zhuǎn)換為電信號，通過放大調(diào)整成 0至 5V的電壓，然后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機。同時把點偶的輸出電壓經(jīng)過放大和 A/D轉(zhuǎn)換后也送入單片機。將兩個信號相加，實現(xiàn)溫度補償。 圖 433 數(shù)字補償法原理圖 排除理由：用到了傳感器和單片機，雖然精度很高，結(jié)構(gòu)過于復雜，成本也相應增加，適用于精度要求很高的測溫，而在一般條件下使用則沒有必要，所以將這個方案排除。 （ 4）查表法 原理：將熱電偶 的熱電勢與溫度之間的函數(shù)關(guān)系用表格形式存入計算機，把熱點偶的熱電13 勢與溫度傳感器測得的冷端環(huán)境溫度對應的電勢疊加后查表，并轉(zhuǎn)化為相應得溫度值?？梢越柚嬎銠C完成，或是人工完成，取決于精度的要求和實效性的要求 。 圖 434 查表法程序流程圖 排除理由：若以上程序由計算機控制，則成本過大，如果不是特殊用途，則不必要；若是由人工完成，則實效性很差，只能用于單純的測溫，不可能實現(xiàn)實時監(jiān)控或者報警。所以將這個方案舍棄 （ 5）利用不平衡電橋 原理：串聯(lián)一個不平衡電橋，當參考端隨溫度上升或下降時，不平衡電橋?qū)M行補償。具體電路如圖 435所示。其中 R1， R2， R3為同種材料，具有相同的溫度系數(shù)，而 R4的溫度系數(shù)比他們的都大。當溫度為零度時， R1R2=，由于 R4變化大，導致電橋兩端的電壓變化，從而進行溫度補償。 14 圖435利用不平衡電橋溫度補償原理圖 排除理由：雖然電路簡單，但是在參數(shù)的確定上十分復雜，而且不會像傳感器那樣靈敏。最主要的是根據(jù)資料，電橋補償適用的溫度范圍很小，所以將這個方法排除。 （ 6）計算法 原理：將在冷接端產(chǎn)生的溫度帶入相應函數(shù)式中計算所需補償?shù)碾妷?，并與測得的輸出電壓疊加。然后再進行修正，計算。 排除理由：缺點查表補償法相似，都是因為運算復雜，如果計算機實施，投入過大，如果人實施，時效性差。所以將這種方法排除。 （ 7）傳感器溫度補償 原理：溫度傳感器會根據(jù)溫度的變化，其自身兩端的電壓或電流也相應發(fā)生變化，可由此對 熱電偶冷接點進行補償，有電壓電流兩種傳感器，因而也有兩種補償方法。 電壓型模擬集成電路冷端補償法： 圖 4371電壓型模擬集成電路冷端補償法 說明： LM335的溫度系數(shù)為 +10mV/K,輸出電壓經(jīng) R2和 R3分壓后，得到補償電壓，通過選擇15 R2和 R3的大小，使電壓和溫度的關(guān)系變?yōu)檫_到溫度補償作用（如圖 4371） 電流型模擬集成電路冷端補償法： 說明： AD590是電流型模擬溫度傳感器，產(chǎn)生的電流在電阻上產(chǎn)生電壓，通過滑動變阻器的調(diào)整，使補償電壓達到 V/℃ 圖 4372電流型模擬集成電路冷端補償法 說明： 1在整體測溫方案論證里面，曾經(jīng)排除了用傳感器直接測溫的方法，主要是因為其溫度變化范圍不夠，一般到 125℃ ,事實上，通過對其溫度和電壓或電流的觀察可以看出，超過 125℃之后，還是有一定的線性程度。但是如果用于測量溫度的話，會對測 量產(chǎn)生明顯的影響，所以沒有選擇傳感器直接測溫度這種方法。但對于熱電偶來說，由于每升高一度，電壓變化相對比較大，所以作為溫度補償?shù)哪M傳感器線性化不是特別強時，造成的影響其實是可以忽略的。相對于其它方法，熱電偶和溫度傳感器一起使用的優(yōu)勢就在于，有很大的溫度變化范圍，而且線性化強，所以最終選擇了這一方法。 2 在確定使用集成溫度傳感器進行冷接點溫度補償后，又發(fā)現(xiàn)了更適合的芯片 要求精度高，通過電阻分壓后要達到很精確的數(shù)字。這也要求電阻不隨溫度變化，但是電阻隨溫度都有一定程度的變化，這樣會產(chǎn)生誤差， 所以要盡可能地減少使用電阻。 LT1025的 1，6,7,8 端口能分別直接提供 V/℃ ,6μ V/℃ , V/℃ , V/℃ .相差 V/℃，非常小的相差，完全可以忽略，這樣電路就變得簡單，而且排除了溫度對電阻不利影響。 3由于決定最后輸出的因素非常多，所以要進行校準，即利用已有的數(shù)據(jù)進行調(diào)整，通過對實驗中的滑動變阻器的調(diào)整，達到校準的目的，如果還有很大偏差，則對電阻進行更換。 16 4整個補償電路中的導線，盡量不要使用隨溫度變化太大的材料，不然會對冷接點補償造成影響，而且也要控制導線的長度 ，并用絕熱性強的材料來包裹導線，盡量減少金屬自身的熱電動勢的產(chǎn)生。 5 利用溫度傳感器時，會產(chǎn)生一定的噪聲干擾，所以要進行濾波（詳細部分在第五部分說明）。 （ 3）濾波方法的討論 1濾波的原因：從傳感器的資料說明上發(fā)現(xiàn) LT1025會產(chǎn)生 ，所以要設置濾波環(huán)節(jié)。 2濾波方法的選擇：濾波方法有很多，這里濾波的最終效果是要盡可能把交流信號去掉，所以沒必要用帶阻濾波電路，只要讓濾過的最大值小于 。下面是幾種濾波電路的比較。 一階有源濾波電路： 圖 521 一階有源濾波電路 說明： RC低通電路與負載之間插入一級同相比例放大電路，為一階 RC低通濾波器，由于同相比例放大器的輸入電阻大，輸出電阻小，隔離了負載對濾波器的影響，而且還能起放大作用。 17 二階有源濾波電路：