基于K型热电偶的高精度测温装置设计

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1、仪器仪表装置文章编号：1001-9944(2014)11-0012-04基于K型热电偶的高精度测温装置设计王晓丹，孟令军，文波，张晓春（中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051）摘要：针对在热试验过程中K型热电偶测温存在非线性误差的问题，基于热电偶测温原理设计了一种高精度测温装置。装置以STM32单片机作为主控芯片，采用高精度测温专用AD芯片ADS1148，通过冷端补偿、分段拟合等措施来提高测温精度。试验结果表明，该装置在-50℃～500℃范围内，测温精度能达到±0.1℃，具

2、有体积小、精度高、性能可靠等优点，可广泛应用于工业生产和军事领域的高精度测温场合。关键词：热电偶；高精度；ADS1148；测温中图分类号：TP212文献标志码：ADesignofHigh-precisionTemperatureMeasurementDeviceBasedonK-typeThermocoupleWANGXiao-dan，MENGLing-jun，WENBo，ZHANGXiao-chun（NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementandTechnology，K

3、eyLaboratoryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China）Abstract：AimingatproblemsofK-typethermocouplenonlinearityerrorintheheatexperiment，ahighprecisiontemperaturemeasurementdevicebasedontheprincipl

4、eofthermocouplewasdesigned.ThedevicechooseSTM32mi-crocontrollerasthemasterchip，useadedicatedADchipADS1148andthroughcoldjunctioncompensation，piece-wisefittingandothermeasurestoimprovethetemperaturemeasuringprecision.Testresultshowthattheprecisionoftemperaturemeasu

5、rementcanreach±0.1℃intherangeof-50℃～500℃.Devicehascharactersofsmallsize，highaccuracy，highstabilityandreliability，whichcanbewidelyusedinhighprecisiontemperaturemeasurementofindus-trialproductionandmilitaryfield.Keywords：thermocouple；highprecision；ADS1148；temperatu

6、remeasurement热电偶是在科研和生产过程中进行温度测量制核心，ADS1148作为测温专用数据采集器，设计时应用最普遍、最广泛的测温元件，具有结构简单、了一种基于K型热电偶的高精度测温装置。该装置[1]使用方便、测温精度高等特点。但热电偶输出电势具有可靠性好、抗干扰能力强、测温精度高等优点。极其微弱，而且冷端温度误差和输出电势与被测温[2]度的非线性容易引起较大测量误差。1装置工作原理基于此，本文以ARM微处理器作为装置的控如图1所示，主控MCU收到指令后完成对4收稿日期：2014-07-08；修订日期：2014

7、-07-16基金项目：国家自然科学基金资助项目（51275492）作者简介：王晓丹（1990—），女，硕士研究生，研究方向为测试计量技术与仪器；孟令军（1969—），男，博士，副教授，研究方向为无线传感器网络节点定位技术。12Automation＆Instrumentation2014(11)仪器仪表装置路温度传感器信号的采集控制，读取冷端补偿温度EAB（t，0）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0）（1）和ADC芯片的转换结果后，把温度数据经过编码、式中：EAB（t，0）为补偿后的热电偶电动势；EAB（t，t0）转换

8、、存储到寄存器中，并通过串口将数据上传到为通过测量得出的热电势；EAB（t0，0）为冷端温度t0计算机中，在计算机中通过上位机读取各通道的温相对0℃时的热电势。度值并显示。1.2冷端补偿电路SPI冷端温度补偿选用MAX6627芯片来实现，它MAX6627冷端温度测量通信和外部双极型晶体管组成温度采集器[7]。由晶体管