对热电偶冷端温度非线性补偿的测量系统开发

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1、本科生毕业设计（论文）外文翻译外文原文题目：AMeasurementSystemExploitingNon-LinearityofThermocouplesforColdJunctionCompensation中文翻译题目：对热电偶冷端温度非线性补偿的测量系统开发毕业设计（论文）题目：热电偶冷端温度补偿的研究与开发应用姓名：学院：班级：指导教师：热电偶冷端温度非线性补偿的测量系统开发D.A.Lampasi,La.Podesta罗马大学电气工程系,La.Podesta通过Eudossiana18-00184罗马，意大利电话：+390644585543，传真：+39064883235，邮箱：{

2、alessandro.lampasi.luca.podesta}@uniromaI.it摘要-热电偶是非常流行的温度测量传感器，然而，在实际应用中，它们需要用固定的温度或者其他传感器进行冷端温度补偿，它们可以被认为是非独立的传感器。这篇论文介绍了一种创新的技术利用热电偶的非线性进行冷端温度补偿。温度的计算方法是比较两个不同类型的热电偶电压。这样，测量不需要用到其他类型的传感器也不需要用冰浴。这个技术的理论背景是深入的分析和用数值方法验证。一个完整的温度测量系统被开发了，来应用在目前的算法上。关键词-冷端温度补偿，非线性方程，温度测量，热电偶I.简介热电偶（TC）的经典是温度传感器。他们是基

3、于塞贝克效应：两种不同金属之间的接触点产生一个小的电压，并随温度而变化。热电偶最常用指定的大写字母来指示其组成。例如，只举出最广泛和通用的传感器，J型是由铁和康铜（铜镍合金）制成；T型用铜和康铜；K型，用镍铬和镍铝；相同类型的热电偶有相同的温度电压特性。热电偶在许多应用中如此受欢迎是因为：他们相对便宜;他们具有鲁棒性和坚固；温度范围非常广泛；输出电压为差分;响应时间是相当快;最常用的热电偶类型都是标准化的;不幸的是热电偶输出电压非常低（小于50），因此精细的信号调节是必要的。热电偶是非线性系统的经典范例。14低线性将强制测量数值拟订或协商的特殊表[1]。主要的不方便是热电偶使用“相对“的测

4、量，即取决于两点温度：热交界处（与温度Th）和冷端（Tc）。基于这个原因，执行使用热电偶作为温度传感器测量。两个方案可供选择：固定温度Tc：（由冰浴和参考烤箱方式）用另一种温度传感器测量Tc，以便来调整感应电压前者的解决办法是更准确，是最好的校准的热电偶。后者的过程称为冷端补偿（CJC）。由于冰浴和参考烤炉是不切实际且价格昂贵，在热电偶实际应用中，信号调理调理通常需要用到冷端温度补偿。冷端温度补偿有两种技术：硬件和软件。该前者一般不准确，不够灵活。另一方面，软件冷端温度补偿需要一个专用的数据采集（DAQ）的渠道，补偿传感器的电压。这个电压被处理以便获得Tc和然后Th的：这类程序通常是基于执

5、行对热电偶每次测量系统.冷端温度补偿程序框图由图1来表示。这些考虑的结论是，实际上，热电偶不是独立的传感器，因为他们要“投降“其他类型的传感器（IC传感器，热电阻热敏电阻）有能够完成冷端温度补偿。在可能的设计中，最好是只使用热电偶没有其他类型传感器。这些传感器可能无法使用或他们的特点为应用程序不适合的。例如，在我们实验室，我们有很多的热电偶而没有足够的冷端温度补偿的传感器。本文提出了一种方法，使冷端温度补偿只通过热电偶。它充分利用了非热电偶线性。这通常是被认为是缺陷不仅仅是热电偶的而且是每个类型传感器的。因此，我们定义它的非线性冷端补偿（NLCJC）。该NLCJC技术是基于比较的两个热电偶

6、输出电压必须属于不同的类型（例如，J和T）的。对这些产出适当处理允许变换到所需的温度。14该NLCJC需要复杂的计算，但是程序也在（1）里。由于温度测量不需要处理速度快，所提出的方法是兼容热电偶应用的。图1一个典型的测量和软件对热电偶冷端温度补偿的基础框图。在硬件冷端温度补偿的传感器连接到信号调理模块II热电偶的工作原理两种材料A和B之间的塞贝克系数σAB取决于温度。因此，该公式只是一个近似值(2)该函数σ（T）可以通过其泰勒展开表示，由于热电偶校准实现通过一个冰浴方法Tc=0°C，所以（2）可以简化为：(3)K型热电偶有一个额外的指数项占很大影响效果系数Ci可能取决于温度范围。不过他们是

7、在一个广泛的范围内有效.例如，J型热电偶有两个类系数，第一个是从-210到760℃，第二个是从760到1200℃。当Tc≠0，被测电压由来自（3）用两种不同的温度得出：Th和Tc。测得的电压是：(4)类似地，温度可以从测量电压推出逆公式(5)式（5）被认为只是式（3）一个近似的反函数，14错误限制每个温度范围不同，但他们均小于±0.05℃。官方的每个类型的热电偶直接和逆系数可在NlST网站上找到[1]。系数中电压用mv表