| 熱電偶的冷端補償分析與完善優(yōu)化的方法介紹 |
| 信息來源： 熱電偶 | 2024-12-13 點擊量： 6745 |
4熱電偶的冷端補償
1 熱電偶的冷端補償分析
根據(jù)式（2）可知，熱電偶必須經(jīng)過冷端溫度補償才能獲得被測介質(zhì)實際溫度對應的熱電勢，根據(jù)此熱電勢才能計算出真實的溫度值。顯然，冷端溫度的精度會影響到熱電偶的測量精度，若冷端溫度測量誤差較大，會造成熱電偶的測量溫度值誤差較大。冷端溫度補償目前常用的方法有3 種。
（1）直接測量冷端溫度法
冷端溫度值直接采用溫度傳感器測量，測溫儀表一般采用熱電阻測量冷端溫度， 然后利用式（2）獲得最終的實際溫度對應的熱電勢，最后利用線性化處理方法，獲得實際溫度值。
?。?）電橋補償法
電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度不在0 ℃時引起的熱電勢變化值。使用補償電橋時，應注意以下幾點：①不同分度號的熱電偶要配用與熱電偶同型號的補償電橋；②補償電橋與熱電偶、電源和測量儀表連接時，要接線正確，特別是電源正、負極不可反接；③不平衡電橋的輸出電壓隨直流電源的電壓而變，因此直流電源的電壓要恒定不變[5]。
?。?）集成冷端補償?shù)男酒?/div>
集成冷端補償?shù)男酒饕ň軣犭娕挤糯笃骱蜔犭娕糀D 轉(zhuǎn)換器。
例如AD8495 是一款集成冷端補償?shù)木軣犭娕挤糯笃?，?nèi)部帶有固定增益放大器，以提供5 mV/℃輸出，該放大器具有高共模抑制性能，能夠抑制熱電偶的長引線可能拾取的共模噪聲。針對K 型熱電偶作了預校準，只適合于K 型熱電偶測量。
MAX31855 是一款集成冷端補償?shù)腁D 轉(zhuǎn)換器，器件輸出14 位帶符號數(shù)據(jù)，SPI 接口，轉(zhuǎn)換器的溫度分辨率為0.25 ℃， 具有熱電偶開路檢測功能，以及熱電偶對GND 或VCC 短路檢測功能。每款芯片只針對某一類型的熱電偶測量，其靈活性不夠。
4.2 熱電偶的冷端補償優(yōu)化方法
冷端補償采用電橋補償法實現(xiàn)， 其靈活性不夠， 不同熱電偶需要配與熱電偶同型號的電橋，并且不平衡電橋的輸出電壓隨直流電源的電壓而變，因此直流電源的電壓要恒定不變，對直流電源的精度要求比較高，基于以上缺點，目前電橋補償法很少使用。
集成冷端補償?shù)臒犭娕疾杉酒膬?yōu)點是集成冷端補償，芯片體積小，具有熱電偶開短路檢測功能，但是其轉(zhuǎn)換精度由芯片本身決定，只針對某一類型熱電偶作了冷端補償預校準，系統(tǒng)不能通過軟件來修改熱電偶采集類型。采用溫度傳感器采集冷端溫度作冷端補償，溫度傳感器可以選擇高精度、高可靠、低溫漂的傳感器，采集到的冷端溫度再轉(zhuǎn)換成某一類型熱電偶在該冷端溫度下的熱電勢，系統(tǒng)利用式（2）實現(xiàn)了冷端補償，并且系統(tǒng)可以通過程序設置測溫儀表采集某一類型的熱電偶，因此，該種方法靈活性好、精度高，可以用于多種類型熱電偶信號采集。
5 結(jié)語
綜上所述，熱電偶信號二次元件端采集精度主要取決于3 個方面的因素，包括熱電偶信號采集電路， 熱電偶信號的線性化以及熱電偶的冷端補償。任何一個因素處理不當都會影響到熱電偶信號采集的精度， 本文通過以上3 個方面給出的優(yōu)化方法，可以極大地提高熱電偶信號二次元件端的采集精度，從而提高熱電偶的測溫精度。隨著集成電路的高速發(fā)展，集成冷端補償、高共模抑制能力、高精度、抗干擾能力強、可配置為多種類型熱電偶測量的AD 轉(zhuǎn)換器以后會越來越得到廣泛的應用。
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