數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償設計和分析

張賢

無錫市計量測試院 江蘇無錫 214101

數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀有廣泛的應用，用于制造和生活的各個方面。目前，其中采用熱電偶輸入在數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀中使用的頻率較高，這也要求我們對數(shù)字溫度顯示儀做的更加精確。在理想情況下，數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的溫度端保持在0°C。在各種理論研究中，我們認為各類熱電偶的分度表中記錄的值應以0℃為標準溫度。

1 數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償定義及分類

冷端溫度補償即為了減少熱電偶的熱電勢差的誤差而進行的補償措施。冷接溫度補償方法有冷端溫度修正法、補償線法、電橋補償法和機械零法等，上述幾種補償常被用于熱電偶和動態(tài)顯示裝置組件的溫度測量系統(tǒng)，冷端溫度的變動對環(huán)境的影響很大。內置自動電子電位計和溫度計等溫度發(fā)射器電路的冷端補償電路，是內置數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的補償方法。數(shù)字溫度顯示儀的原理與基本結構如下圖所示[1-2]。

2 數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償方法

2.1 導線補償方法

在實際的工業(yè)生產和生活需要中，指示器往往不能安裝在測量對象的旁邊，而是用其他導線延伸熱電偶，使熱電偶在較遠的地方進行測量。當數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀冷端溫度高,數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀冷端補償可以使用擴展線,這條線應該處在一定溫度范圍內。

2.2 橋梁補償法

選擇合適的電橋，在電橋臂上設置與數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀冷端相同的電阻。平衡的冷端溫度是恒定的,這座電橋周圍的溫度變化,應該和橋臂電阻熱電偶的冷端有相同的變化,如果橋兩端的平衡被破壞了，就會由一端向另一端進行補償。

2.3 軟件處理方法

采用硬件處理數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀冷端不方便的情況下，可以用計算機對冷端溫度進行校正。例如，在冷端溫度不是零而是確定的情況下，可以在樣品后加一個常數(shù)。如果測量值經常變化，可以通過一些操作進行校正，提高精度。

3 數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償設計的特點

現(xiàn)有的數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀進行測量的結果直接由9～12位的二進制數(shù)字信號輸出,可以轉換成模擬信號輸出檢驗輸出是否正確。電腦的直接識別不僅是有利的,而且它信息的傳播方式和裝置也很簡單,省去了很多不必要的裝置[3]。

數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的特定使用應遵循一定的程序和操作規(guī)則，主機控制溫度轉換必須有一定的程序和方法。首先是對數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀進行復位，這是讀取和寫入初始條件，只有在復位成功之后，ram才能發(fā)送命令。

數(shù)字溫度傳感器輸出數(shù)字量反映了數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償效果,利用單片機芯片讀取數(shù)據讀取記憶單元，之后將兩端的熱電偶輸出放大并過濾。根據溫度的公式計算應由a/d轉換器輸入并控制的熱電偶的冷端溫度的實際輸出熱電電勢EAB(t)。此外，數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀無需連接其他電路，使用方便，可進行溫度檢測和a/d轉換，轉換時間短，耗電量低，可滿足各種領域的溫度測量要求。

4 數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償設計分析

如何更準確、更科學地測量溫度，關系到很多生產過程和生產過程的重要因素，對生產效果有著很大的影響。在很多制造工序中，實測溫度的精度至少要求在0.5℃以上。這些新要求對傳統(tǒng)的冷端補償方法提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，不能滿足實際需求。因此，在現(xiàn)有數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的基礎上開發(fā)的新型數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀具有體積更小、結果更準確、傳輸距離更長的應用價值。

該數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀不僅解決了熱電偶的高精度冷端補償，而且結果更加可靠，可以直接進行計算機輸出。這些優(yōu)點和特點給使用單位帶來了很大的收益。隨著技術的不斷進步和發(fā)展，數(shù)字溫度顯示儀的冷端溫度補償設計也不斷得到完善，未來將會有很大的發(fā)展前景[4-5]。

5 數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度補償設計分析啟示

隨著科學技術的進步，人們越來越重視數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的精度。數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀在生活中有廣泛的應用。利用中間溫度定律，數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷卻端不需要達到攝氏0度，就可以得到實測值。根據中間導體定律，可以從數(shù)字溫度顯示調節(jié)儀的冷端溫度第三導體進行測量，因此可以節(jié)省貴金屬的使用，對以后的發(fā)展會有很好的積極意義。