[发明专利]一种多通道隔离的热电偶测温系统

说明书

本发明公开了一种多通道隔离的热电偶测温系统，包括热电偶信号采集模块、补偿信号采集模块、微处理器以及多路采集通道，其中，任意一路所述采集通道包括模数转换器和数字隔离器，所述热电偶信号采集模块和所述补偿信号采集模块均连接于所述模数转换器，所述数字隔离器连接于所述模数转换器和所述微处理器，且所述微处理器与所述数字隔离器通过片选的方式连通。本发明的目的在于提供一种多通道隔离的热电偶测温系统，该系统具有多路隔离的热电偶测温通道，以解决采集不同来源的热电偶信号时，外部以及相互之间的干扰；同时降低多通道系统中大量元器件使用导致的布板占用面积和热功耗较大的问题。

技术领域

本发明涉及热电偶测温度检测技术领域，尤其涉及一种多通道隔离的热电偶测温系统。

背景技术

热电偶是目前温度测量应用中广泛使用的元件。锅炉、反应堆舱等温度超高的地方常使用热电偶来测量其内部或外围温度，以便控制系统根据温度变化来判断设备运行状态。热电偶主要由在一头相连的两根不同材质的金属线组成，其相连端称为测量接合点(也即热端)，其不相连端通过接入信号调理电路由处理器对信号进行处理进而获取温度读数，该不相连端与信号调理电路间的节点称为参考接合点(也即冷端)，如图1所示。

E_AB(T1)＝E_Z+E_AB(T2)         (1)

其中，E_AB(T1)是测量端电势，E_AB(T2)是冷端电势，在分度表中固定为0℃，E_Z是设备采集电势；在得到E_AB(T1)后，可根据热电偶分度表查表，得到对应的测量温度。

热电偶测温过程中产生的电压信号非常微弱，通常在几十微伏到几十毫伏之间，这种小信号容易受噪声的影响；而多通道采集中，除了外部影响，通道之间也会存在干扰，这些都会导致测量精度降低。为保证稳定可靠的温度测量，该问题必须解决。

在保证采集系统稳定性的同时，从整体上达到小型化、低功耗化，以提升可用性、增加使用寿命也是必须面对的问题。

而现目前在热电偶测温应用时，重点关注冷端补偿措施，忽略了多通道采集时相互之间的干扰以及外部干扰；而具有隔离考虑的热电偶测温应用，常采用定制的变压器实现，封装大，增加PCB布局难度，而且成本较高。且隔离应用中，数据和电源都需要进行隔离，目前的方式隔离两侧供电需要独立的电源模块，进一步增加布局面积，提高成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道隔离的热电偶测温系统，该系统具有多路隔离的热电偶测温通道，以解决采集不同来源的热电偶信号时，外部以及相互之间的干扰；同时简化了供电设计，以解决多通道系统中复杂的电源设计，降低布板开销、功耗问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多通道隔离的热电偶测温系统，包括热电偶信号采集模块、补偿信号采集模块、微处理器以及多路采集通道，其中，任意一路所述采集通道包括模数转换器和数字隔离器，所述热电偶信号采集模块和所述补偿信号采集模块均连接于所述模数转换器，所述数字隔离器连接于所述模数转换器和所述微处理器，且所述微处理器与所述数字隔离器通过片选的方式连通。

优选地，所述采集通道设置为8路。

优选地，所述热电偶信号采集模块包括第一金属线和第二金属线，所述第一金属线的左端与所述第二金属线的左端连接；所述第一金属线的右端与所述模数转换器的AIN1口连接，所述第二金属线的右端与所述模数转换器的AIN2口连接。

优选地，所述热电偶信号采集模块还包括输入钳位保护电路，所述输入钳位保护电路包括电阻R1、电阻R2、隧道二极管D1、隧道二极管D2、隧道二极管D3以及隧道二极管D4；

所述电阻R1的左端与所述第一金属线的右端连接，所述电阻R1的右端与所述模数转换器的AIN1口连接；