热电偶冷端补偿
时间:12-28
来源:互联网
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冷端 温度 (°C) | 热端测量 温度* (°C) | |
测量值#1 | -39.9 | +101.4 |
测量值#2 | 0.0 | +101.5 |
测量值#3 | +25.2 | +100.2 |
测量值#4 | +85.0 | +99.0 |
示例#2
图3所示电路中,远端温度检测IC测量电路的冷端温度,与本地温度检测IC不同的是IC不需要靠近冷端安装,而是通过外部连接成二极管的晶体管测量冷端温度。晶体管直接安装在热电偶接头处。温度检测IC将晶体管的测量温度转换成数字输出。
ADC的通道1将热电偶电压转换成数字输出,通道2没有使用,输入直接接地。外部2.5V基准IC为ADC提供基准电压。

图3. 远端二极管温度检测IC不必靠近冷端,因为它使用了一个外部二极管检测温度。MAX6002为ADC提供2.5V基准电压。
表3列出了温度测量结果,冷端温度变化范围:-40°C至+85°C,热端保持在+100°C。实际测量结果在很大程度上取决于远端二极管温度检测IC的精度和烤箱温度。
表3. 图3电路在不同烤箱的冷端和热端测量温度
冷端 温度 (°C) | 热端测量 温度* (°C) | |
测量值#1 | -39.8 | +99.1 |
测量值#2 | -0.3 | +98.4 |
测量值#3 | +25.0 | +99.7 |
测量值#4 | +85.1 | +101.5 |
示例#3
图4电路中的12位ADC带有温度检测二极管,温度检测二极管将环境温度转换成电压量,IC通过处理热电偶电压和二极管的检测电压,计算出补偿后的热端温度。数字输出是对热电偶测试温度进行补偿后的结果,在0°C至+700°C温度范围内,器件温度误差保持在±9 LSB以内。虽然该器件的测温范围较宽,但它不能测量0°C以下的温度。

图4. 集成了冷端补偿的ADC,将热电偶电压转换为温度,无需外部元件。
表4是4所示电路的测量结果,冷端温度变化范围:0°C至+70°C,热端温度保持在+100°C。
表4. 图4电路在不同烤箱的冷端和热端测量温度
冷端 温度 (°C) | 热端测量 温度* (°C) | |
测量值#1 | 0.0 | +100.25 |
测量值#2 | +25.2 | +100.25 |
测量值#3 | +50.1 | +101.0 |
测量值#4 | +70.0 | +101.25 |
结论
由于热电偶是差分温度测量器件,在处理热电偶信号时必须建立一个参考点。热电偶所提供的电压体现了热端与冷端的温度差。如果已知冷端温度和相对于冷端的热端温度,即可确定出热端的实际温度值。冷端补偿器件的选择标准与精度、成本、线性度、温度范围等因素有关,铂RTD精度最高,但成本也最高。电热调节器价格低、可工作在较宽的温度范围,但其线性度较差。硅温度传感器检测IC工作温度范围较窄,但具有合理的精度和线性度,成本也比较低,能够满足多数热电偶应用的需求。
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