[发明专利]多通道高精度测温系统

说明书

技术领域

本发明属于电子测试测量领域，涉及虚拟仪器技术，尤其涉及一种基于计算机平台的多通道高精度测温系统。

背景技术

目前，市面上的多通道高精度热电偶测温系统的冷端补偿方式多种多样，有0℃恒温法、热电偶补偿法，补偿电桥法、补偿导线法以及软件冷端补偿法等。

0℃恒温法是将热电偶冷端放在冰和水混合的容器中，保持冷端为0℃不变。这种方法精度高，但在工程中应用很不方便，不好实现。

热电偶补偿法是在测温热电偶回路中反向串联一个同型号的热电偶作为补偿热电偶，并将其测量端置于恒温T0（0℃），以其反向热电势补偿测温热电偶的冷端温度。这种方法和0℃恒温法一样，在工程中应用同样不方便，不好实现。

补偿电桥法是利用不平衡电桥（又称冷端补偿器）产生不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。因为热电偶是非线性的，采用这种方法的测量结果精度会受到限制，不能实现高精度的热电偶温度测量。

补偿导线法即延长热电极法，将热电偶的自由端引至测量设备处，而测量设备放在恒温或温度波动较小的地方。采用这种方法也不能实现高精度的温度测量。

还有就是软件补偿法，软件冷端补偿是测温装置同时采集热电偶通道和热电偶冷端温度，通过冷端温度换算成冷端电压对热电偶通道的实测电压进行补偿，然后转换成被测对象的温度。这种方法硬件实现简单，测量精度高。在基于计算机的测温装置中使用优势明显。但每个热电偶具有一个冷端，使得测量通道增加了一倍。当热电偶通道数较多时，需要测量的冷端也较多。

目前的高精度ADC多为Σ-Δ型ADC。Σ-Δ型ADC利用过采样技术和数字信号处理技术，可获得很高的测量精度。但这种ADC采样率较低，采用多路复用开关的方式扩充通道时，能够扩展的通道数有限。而且扩展的通道数越多则会更大地降低测量精度。如果能够减小测温产品的测量通道则能提高产品测量精度。

高精度的热电偶测温系统，测试电路的零偏、零漂以及增益温度稳定性对于测温装置的测量精度都是不能忽视的因素。较大的零偏、零漂以及较差的温度稳定性严重影响着高精度测温系统测量指标的实现。这也是市场现有热电偶测温产品普遍存在且不好解决的问题。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种多通道高精度测温系统。该系统采用热电偶冷端共用技术，自动调零通道零偏、零漂补偿和增益温度补偿技术实现多通道高精度温度测量。有效地提高了测量精度，改善了高精度测量产品的零偏以及温度稳定性。

本发明的技术方案是：

一种多通道高精度测温系统，其特殊之处在于：包括热电偶接入模块、至少一组热电偶通道测量模块、热电偶冷端测量模块和用于进行测量数据处理的上位机；

上述热电偶接入模块包括用于冷端温度测量的冷端测温传感器和用于热电偶接入的连接端子；

上述热电偶接入模块通过连接器分别与热电偶通道测量模块和热电偶冷端测量模块连接；

上述热电偶通道测量模块与热电偶冷端测量模块通过上位机接口将测量数据传输到上位机；

上述热电偶冷端测量模块包括多个冷端测量通道和与冷端测量通道相对应的冷端测温传感器；

上述每组热电偶通道测量模块包括依次连接的一个直接接地的自动调零通道，用于通道复用的多路复用器，一个用于数据采集的AD，还包括板内温度传感器；

上述热电偶冷端测量模块包括多个冷端组；所述每个冷端组设置有一块导热铜皮，不同组的导热铜皮互相隔离；

上述上位机包括通过软件算法对热电偶通道测量模块进冷端补偿、零偏补偿和温度系数补偿的软件算法补偿模块；

上述上位机接口为PXI接口、PXIe接口、LXI接口、USB接口或串口；

上述热电偶接入模块采用U型连接器、螺钉接线柱接入。

本发明的有益效果是：本发明的主要特点是热电偶的软件冷端补偿及补偿通道共用以及通过自动调零通道和内嵌测温传感器实现高精度，高稳定性的温度测量。提高了温度测量的集成度和测量精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明冷端测温传感器布局和通道共用示意图；

图3为本发明热电偶通道测量原理框图；

图4为本发明热电偶冷端测量原理框图；

图5为本发明PXIe系统框图；

图6为本发明软件处理流程图；

其中1-热电偶接入模块，2-热电偶接入模块，3-热电偶冷端测量模块，4-上位机接口，5-上位机。