热电偶温度冷端补偿和线性化处理.doc

热电偶温度冷端补偿和线性化　 点击图片，可能获得更佳效果,： 图1 利用热敏电阻进行冷端补偿 点击图片，可能获得更佳效果,： 图2 利用AD590的冷端补偿电路 三、热电偶温度信号的线性化 　　热电偶温度信号非线性是比较大的，如B偶，从0°C升高到1800°C，热电势从0mV变化到13.585mV，每100°C热电势增加最大的约为最小的8倍。B偶的最大输出热电势只有13.585mV，而且当温度升高到约1700°C时，该增加值下降。其它热电偶都存在类似的问题，尽管稍有不同。这又给线性化增加了难度。 从这一特性出发，热电偶温度信号的线性化主要有如下几种方法。 (1)单反馈法 　　利用负反馈，可以改善其线性，但是很有限。几种非线稍小的热电偶，可以采用这种方法，特别是在温区要求不宽的情况下。有时，由于在其一温区有精度要求，那么就在该温区对信号进行调理，达到要求的目标；在其它温区可以放宽精度要求，甚至不要求，只作监视用。 (2)折线近似法 　　这是一种对非线性较大的信号处理的较好的方法。处理得好可以达到较高的精度。这种方法普遍适用于各种热电偶的整个正信号温区。 点击图片，可能获得更佳效果,： 图3 折线近似法 　　该种方法的电路原理图如图3所示。该电路的工作过程是：当输入的电压信号较低时，IC1中的反相端电压较同相端(A)低得多（同相端的电压大小是根据线性化要求设定的，B点同样），IC1的输出端电压较高，D1截止。当输入信号电压接近IC1的同相端时，IC1的输出逐渐降低，随之，D1逐渐导通，V4逐渐增大，直到V4接近A点电压为止。这就有效地限制了热电偶信号迅速增加，降低了非线性。IC2的工作过程与此类似，不同的是B点电位比A点高。当输入电压在A点电压以下时，D2截止，IC2不工作；只有当输入电压高于A点电压或接近B点电压时IC2才工作。工作过程与IC1相同。所用折线的段数是根据精度要求决定的。对于热电偶信号处理来说，有三段就可以使精度达到0.5%以上。当D1、D2都导通后，可推出： 式中，VF为晶体管发射结的正向压降。 四、完整的热电偶信号调理电路 　　完整的热电偶信号调理电路，除了前边介绍的冷端补偿和线性化部分外，还应包括放大和输出电路。在前边我们曾说过，热电偶的输出信号较小，尤其是B偶，即或是K偶也不够大。此外，我们前边介绍的线性化电路，也是以信号的衰减为代价的。因此，作为信号调理电路的前级，即为放大级。放大倍数的大小是根据线性化和输出的标准要求决定的。对不同的热电偶放大倍数是不同的。 信号调理电路的最后部分，即为输出信号的标准化处理。这是由用户的要求决定的。可以是电压信号，也可以是电流信号。 五、小结 　　这里介绍了热电偶信号调理电路，主要介绍的是冷端补偿和线性化。用铂电阻作冷端补偿，简单实用；实践证明，用分段线性化方法，对各种热电偶，包括整个正信号温区，信号处理的精度都可以达到0.5%以上。这里提出的线性化方法也适用于其它非线性信号的线性化处理。