[其他]连续式热电偶模拟线性化器

说明书

本发明为一种热电偶热电势模拟线性化电路。

据检索已知国内一般热电偶模拟线性化器，大多数是由线性网络和若干个折线电路构成的折点函数发生器组成，采用“折线逼近法”进行线性化。在国外例如日本公开专利昭57－91426所介绍的热电偶热电势线性化电路，也是采用“折线逼近法”进行线性校正的。以上电路结构复杂，由于无法消除折线拐点处的固有误差，因此精度不能做得很高。

本发明的目的是为了消除一般线性化器折线拐点处的固有误差，而设计一种连续式热电偶模拟线性化器。这种线性化器与折线逼近式线性化器相比，具有校正精度高、结构简单，调试方便等优点。

本发明的主要技术特征是，采用由三个非线性网络单元组成的非线性网络，代替由若干个折线电路构成的折点函数发生器，与线性网络相连接，组成连续式热电偶模拟线性化器。

图1是本发明的实例电路结构图。其中1是放大器，2是反相器，3是加法器，A～C是三个非线性网络单元，4－6和8－13是电阻。7是电位器。

非线性网络单元（A）中电阻（14）的一端与反相器（2）的输出端相连，曲率电阻（20）的一端与加法器（3）的反相输入端相连。

非线性网络单元（B）（C）中电阻（21、28）的一端与放大器（1）的输出端相连，曲率电阻（27、34）的一端与加法器（3）的反相输入端相连。

图（1）中的A、B、C部分是本发明的非线性网络单元的实例结构。

其中15是电位器，19是二极管，17是热敏电阻，14、1618是电阻，20是曲率电阻（决定半导体二极管伏安特性曲线的曲率）非线性网络单元（A）的连接结构是在反相器（2）的输出端和“地”之间，串联一个两端串有电阻（14、16）的电位器（15），在电位器（15）的中间抽头和“地”之间，串联一热敏电阻（17）和电阻（18），在电位器（15）的中间抽头和加法器（3）的反相输入端之间串接一二极管（19）和一曲率电阻（20），二极管（19）的正极与曲率电阻（20）相连接，二极管（19）的负极与电位器（15）的中间抽头相连接。（如图1所示）

非线性网络单元（B、C）的连接结构，是在放大器（1）的输出端和“地”之间并联两个两端串有电阻（21、23）和电阻（28、30）的电位器（22、29），在电位器（22、29）的中间抽头和“地”之间，分别串联一热敏电阻（24、31）和电阻（25、32），在电位器（22、29）的中间抽头和加法器（3）的反相输入端之间，分别串接一二极管（26、33）和一曲率电阻（27、34）。两个二极管（26、33）的正极分别与电位器（22、29）的中间抽头相连，两个二极管（26、33）的负极分别与曲率电阻（27、34）相连。

本发明是利用叠加原理，将若干个半导体二极管的正向非线性特性曲线加以合成，即可通过调整，使系统的传输特性曲线（如图2所示），与被校正函数的曲线（如图3所示）相反，从而对该函数进行连续式非线性校正。

图2横座标代表本电路的输入信号Vi，纵座标代表本电路的输出信号V₀。

图3横座标代表函数的自变量X，纵座标代表被校正函数的因变量Y。

图4是K型热电偶热电势特性曲线的线性化实例原理图。以下通过该实例原理图对本发明进一步说明。

图4横座标代表本电路的输入信号Vi，纵座标代表本电路的输出信号－V₀（负号表示输出与输入反相）及流过电阻（11、20、27、34）的电流I。

其中曲线①为流过电阻（11）的电流的曲线，也就是被校正的K型热电偶热电势一温度的响应特性曲线。曲线②为流过电阻（11）的电流和流过曲率电阻（20）的电流叠加后的曲线。曲线（3）为流过电阻（11）的电流和流过曲率电阻（20）的电流，及流过曲率电阻（27）的电流叠加后的曲线。曲线（4）为流过电阻（11）的电流、流过曲率电阻（20）的电流、流过曲率电阻（27）的电流和流过曲率电阻（34）的电流叠加后的直线，也就是与温度相对应的校正信号电压。曲线（5）为流过曲率电阻（20）的电流曲线。曲线（6）为流过曲率电阻（27）的电流曲线。曲线（7）为流过曲率电阻（34）的电流曲线。