[发明专利]模拟线性化热电偶数字温度表

说明书

本发明涉及一种模拟线性化热电偶数字温度表，线性化方法尤其适合于袖珍式数字温度表，工业用面板表和小型面板表。

近年在，3 1/2 位单片双斜式A/D转换器和少量外围元件构成的200mv基本表（以下简称基本表）得到广泛的采用。如用它构成各种数字式繁用表，体温表，500℃以下温度表等。但工业上很需要1000℃以上的高温表，目前虽有一些，但均没有非线性补偿。如日本产的配K型热电偶的DM-801D型数字温度表，国产的配各种热电偶的SW型便携式数字温度表，由于没有非线性补偿，所以测量温度范围很窄，尤其是SW型性能差，需手动调零，限制使用。

从63年以来各国专利使用模拟法补偿的有各种各样的方式，1974年美国Howard S·Hoopes申请的专利US3939459用数字电路补偿。70年代后期，双斜式A/D转换实现了集成化，如1978年美国申请的专利US4227185利用了I²L技术，提高了数字表的性能。这之后，非线性补偿主要采用数字补偿方式，如日本冈本光兴1981年2月申请的专利热电偶温度计JP57-139631，同年4月他又申请的专利JP57-169637均利用RoM存贮器进行数字非线性补偿与冷端补偿。“DPM7100系列3 1/2 位数字面板表”说明书介绍了用PN结作感温元件制成的温度表，但测量温度很低，通常只用来测室温，表内也无线性化电路。

我国生产的PY型数字温度表采用了折线非线性补偿，但它需要5～7个析线电路，增加近十个运算放大器和大量的二极管，线路复杂，体积大，性能低，使用麻烦，需要手动调零。

本发明的目的是在200mv基本表的基础上，提供一种模拟线性化方法，只使用很少外围元件构成成本低，量程宽的数字温度表，并保持基本表自动调零，抗干扰能力强，温度影响小，性能稳定，一节9V电池供电等优点，精度均为0.5级。

下面结合附图说明。

图1是本发明实施例的框图。由冷端补偿电路〔Ⅱ〕，线性化电路〔Ⅲ〕和200mv基本表〔Ⅳ〕组成。其中〔Ⅰ〕是所配K型热电偶。

图2是K型热电偶（以下简称DMTI表）特性与线性化折线。图中小黑点是K型热电偶分度特性。

图3是DMTI表线性化折线电路原理图。

图4是DMTI表线性化工作原理图。

图5是DMTI表电路总图。

图6是DMTI表的外貌图。

图7是图6的A-A向剖视图。用以表示接线柱的安装位置。

图8是接线柱主视图。

图9是图8的俯视图。（画图时去掉局部上盖〔9〕）。

图10是配S型热电偶的线性化折线。

图11是配B型热电偶的线性化折线。

本发明采用了双斜式单片A/D转换器，用2～3段折线来逼近热电偶分度特性。本方法的一种形式是具有一个转折点〔P〕，转折信号取自对应的温度示值驱动电压〔19〕脚，用异或门G2和G3做为电子模拟开关，用电阻R₈改变基本表特性的斜率，从（OP）斜率变为（ON）斜率，同时用异或门G4和电阻R₉改变冷端补偿电桥输出电压Vab。制成的数字温度表配K型热电偶按所需的折线（OPQ）工作，折线过原点，（如图2所示），量程为0～1300℃。而补偿电桥是由电阻R₄、R₅、R₆和电位器W₇、PN结T组成。R₈接在A/D片的〔36〕脚和异或门G₂之间，R₉接在电桥b点和异或门G₄之间，制成的S型热电偶的数字温度表，则按折线（KPQ）工作，（如图10所示），折线不过原点， 量程为650℃～1600℃。误差均为±5℃。

实现上述方法的电路是用200mv基本表和基本表原有的四异或门再增加两个电阻R₈和R₉作为线性化电路，其电路原理如图3所示。用电阻R₄、R₅、R₆和电位器W₇，PN结T组成桥路实现冷端补偿，用异或门G1的输入端连接点〔i〕和〔21〕脚，异或门的〔7〕脚接模拟地，输出接LCD的〔38〕脚，实现低电压指示。