[发明专利]精密可调式热电偶冷端温度补偿仪

说明书

技术领域

本发明涉及热电偶的冷端补偿温度测量技术，具体的说是涉及一种适用于针对低温情况下及微小型热电偶输出信号微弱，难以测量等场合使用的精密可调式热电偶冷端温度补偿仪器。

背景技术

热电偶温度传感器是目前接触式测温中应用最多的热电式传感器，具有结构简单，制作方便，测温范围广、热惯性小等优点。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体A、B组成闭合回路。当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就会产生电动势——热电动势，即存在塞贝克效应(Seebeck effect）。温度较高的一端为工作端（热端），温度较低的一端为参考端（冷端），标准热电偶参考端通常处于某个恒定的温度下，应为0℃，但由于0℃很难实现和控制，因此，热电偶测量温度时要求其冷端的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的温度随环境温度变化，将严重影响测量的准确性。因此，应用热电偶测量温度时，必须对其进行冷端补偿。

目前工业上广泛使用的热电偶冷端温度补偿方法有补偿电桥法、冰点槽法和校正仪表零点法。

如图5所示，补偿电桥法是将电桥的输出端与热电偶串联，并将热电偶的冷端与电桥置于同一温度场中。设计电桥时一般选择20℃为电桥平衡温度，此时a、c两点电位相等，电桥输出电压为零。当温度不等于20℃时，热电偶由于冷端温度变化使热电偶的输出电势产生变化量△E，此时由于R_H（R_H的电阻温度系数较大，其余桥臂电阻均由电阻温度系数很小的锰铜丝绕成，可认为其阻值不随温度变化）的阻值变化，使a、c两点间电位不等，电势差不为零，自动给出一个补偿电势△E`。由于△E和△E`大小相等，方向相反，这样便达到自动补偿的目的。但此法中，不同型号的补偿器往往只针对一种特定的热电偶进行冷端补偿和信号调理，不能针对多种类型热电偶进行冷端补偿，而且温度补偿范围有限，只能在规定的范围内使用，通常为0～40℃，补偿精度低，受环境因素影响大。

冰点槽法是把热电偶的参考端置于冰水混合物容器里。但这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。

校正仪表零点法是当热电偶的冷端温度较为恒定时，可在测温前断开测试电路，将显示仪表的机械零点调整到冷端温度上，这相当于把热电势修正值预先加在显示仪表上。当接通测量电路时，显示仪表的指示值即为实际被测温度。此法简单易行，在工业上经常使用。如果控制室的室温经常变化，会产生较大的测量误差，仪表调整困难。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种补偿精度高，受环境因素影响小，克服微弱信号不易测量等缺点，实现了能够对多种类型热电偶进行精确冷端补偿的精密可调式热电偶冷端温度补偿仪器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

精密可调式热电偶冷端温度补偿仪，其特征在于：包括稳压电源电路、可调节冷端补偿电路以及信号放大处理模块；所述的稳压电源电路分别与可调节冷端补偿电路以及信号放大处理模块连接，用于为整个仪器提供稳定的正负电源；所述的可调节冷端补偿电路的输出端与热电偶串联，用于输出若干路适用于不同型号热电偶冷端补偿的电压信号；所述的信号放大处理模块分别与测量仪表、可调节冷端补偿模块的输出端连接，用于将冷端补偿电压信号与热电偶产生电压信号叠加，经滤波、放大后，输出补偿后的热电偶信号。

所述的稳压电源电路包括交流变压器T1，桥式整流电路，滤波电路，稳压集成模块IC1、IC2以及去纹波电容，所述的交流变压器T1用来将220V交流电转化为桥式整流所需电压；所述的桥式整流电路用于将交流变压器T1输出的交流电压转化为直流电压；所述的稳压集成模块用于仪器内的其他模块提供稳压电源，所述的去纹波电容用于滤除稳压集成模块输出电源的干扰信号，提高电源的输出精度。

所述的稳压电源电路连接发光二极管，用于指示稳压电源模块工作状态。

所述的可调节冷端补偿电路包括精密集成温度传感器以及与其连接的精密分压电阻，所述的精密集成温度传感器用于测量热电偶冷端温度，并将检测的冷端温度信号转换为模拟电压信号后输出相应的电压信号；所述的精密分压电阻用于将精密集成温度传感器输出的电压信号进行分压，产生适用于不同类型热电偶所需补偿信号。