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《高温测量元件热电偶及其补偿电路的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第4期长春大学学报Vol14No42004年8月JOURNALOFCHANGCHUNUNIVERSITYAug.2004文章编号:1009-3907(2004)04-0028-03高温测量元件热电偶及其补偿电路的设计12周明,张永山(1.四平商业学校,吉林四平136000;2.吉林师范大学图书馆,吉林四平136000)摘要:温敏元件热电偶在高温测量中具有重要的现实意义,本文从物理方面解释了它的工作原理,在冷端温度一定的情况下,回路总的热电势只与工作端温度有关。并给出了正确使用方法,设计出采用输入端带有桥式电路的差动运放电路作为温度补偿电路,使仪表、计算
2、机能够准确测量、控制工作点的温度。关键词:热电偶;原理;使用方法;电路设计;差动放大电路中图分类号:TN377文献标识码:B0引言温度是工业生产中重要的物理量,产品的产量、质量、能耗等都直接与温度有关,因此,准确地测量温度具有十分重要的现实意义。测温的方法很多,例如,利用水银温度计、有机液体温度计、图1热电偶工作原理示意图双金属温度计、液体压力温度计、铂电阻温度计、动势仅与两个接点的温度有关,即热敏电阻温度计、热电偶温度计、光学高温计、红dEAB(t1,t2)=SAbdt,外温度计、辐射温度计、比色温度计等等都可实现比例系数SAB称为热电动势率,它是热电偶最重要[1
3、]对温度的测量。其中,热电偶温度计具有结构简的特征量。当两接点的温度分别为t1,t2时,回单、测温范围广(低至负180,高至1800)、路总的热电动势为1耐高温、准确度高、价格便宜、使用方便、适于远EAB(t1,t2)=SABdt=eAB(t1)-eAB(t2),距离测量与自动控制等优点。因而,它在高温测量2方面得到较广泛的应用。式中eAB(t1)、eAB(t2)分别为接点的分热电动势。对于已选定材料的热电偶,当其自由端温度恒定1热电偶的工作原理时,eAB(t2)为常数,这样回路总的热电动势仅为热电温度计是由热电偶、补偿导线及测量仪表工作温度t1的单值函数。所以,通过测量
4、热电动构成的。其中热电偶是敏感元件,它由两种不同的势的方法就可以测量工作点的实际温度。导体A和B连接在一起,构成一个闭合回路,当2电偶测量温度的使用方法两个连接点1与2的温度不同时,由于热电效应,回路中就会产生零点几到几十毫伏的热电动势,记图1中我们把自由端2画成虚线,是想说明热为EAB。接点1在测量时被置于测场所,故称为测电偶在使用时2点实际上不是直接相接的。由热电量端或工作端。接点2则要求恒定在某一温度下,偶的中间金属定律:在热电偶测温回路中,串接第三种导体,只要其两端温度相同,则热电偶所产称为参考端或自由端,如图1所示。实验证明,当电极材料选定后,热电偶的热电生的热电动
5、势与串接的中间金属无关,那么,我收稿日期:20040508作者简介:周明(1968-),男,吉林省四平市人,四平商业学校讲师,硕士生,主要从事物理教学与研究。第4期周明等:高温测量元件热电偶及其补偿电路的设计29们把较短的测量导线和仪表串接在2点并视其为第3补偿电路的设计三种金属,就可认为它们不影响热电偶所产生的热现在的温度采集、控制系统可以将采集到的电电动势即工作温度的测量。偶电压经过放大、滤波、AD变换成数字信号,并实际使用时,测量场所与测量仪表往往相距很用下位单片机把它经过串行通信总线RS485、电平远,又因为组成热电偶的材料比较贵重,所以常加转换芯
6、片MAX232、RS232串行总线送给上位计算导线来连接。这里有两种使用方法:第一种,两根机,从而实现测量、控制作用。也可使用智能控制连接导线具有相同的热电性质,如在一根导线(如仪表(含IC微处理器)来实现显示和控制,具体常用的紫铜线)上取下的两段线,它们的化学成分的流程如图2所示。和物理性质就很相近,这时,可根据中间金属定律判断出电偶的热电动势只取决于电偶两端温度t1,t2,其它环境温度的影响就可忽略。第二,热电偶的两电极分别采用和自己热电性质相近的补偿导线延长至3点,这样热电动势只取决于t1和t3,而与t2无关。上述使用情况中,温度点t2和t3往往采用冰图2设计流程图水混合
7、物(0)来恒定温度。这时,总的热电动为了方便,我们可不使用冰水混合物来恒定温势就变成工作温度t1的单值函数,可记为E-t1。度,而是采用补偿电路的方法。具体办法是采用计为了使用方便,对于不同的热电偶规定了不同的分算修正法。由补偿电路测得温度t2(或t3)的电度号,根据不同的分度号,我们又可查找其对应的压并送给仪表或计算机,由计算机换算出温度t2分度表,从而得到标准热电偶E-t1关系的具体(或t3),再由软件查表法,根据数据库中存放的对应值(相关温度点一般规定为0)。下面给出热
