一種熱電偶溫度顯示器的製造方法

2023-10-09 20:07:04

一種熱電偶溫度顯示器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種熱電偶溫度顯示器，它是按分段數據表中的誤差補償值，糾正熱電偶溫度顯示器測量誤差，採用了基於溫度差的溫度校驗儀模擬熱電偶的熱電勢，經計算產生誤差補償值並錄入分段數據表中，實現多校驗點的智能校驗，從而對熱電偶溫度顯示器測量時產生的誤差進行補償。
【專利說明】一種熱電偶溫度顯示器
(一)【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種熱電偶溫度顯示器，它是按分段數據表中的誤差補償值，糾正熱電偶溫度顯示器測量誤差，採用了基於溫度差的溫度校驗儀模擬熱電偶的熱電勢，經計算產生誤差補償值並錄入分段數據表中，實現多溫度校驗點的智能校驗，從而對熱電偶溫度顯示器測量時產生的誤差進行補償。(二)【背景技術】:
[0002]溫度顯示器是ー種エ業中廣泛使用的測溫產品，它與所採用的熱電偶配套使用。熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數的差，熱電偶獲得檢測現場熱電勢並與環境熱電勢求和，即可得到測量現場溫度。熱電偶溫度顯示器將檢測現場熱電勢即毫伏信號經輸入電路，濾波放大處理，清除各種高次諧波信號和常見的幹擾，再經A / D轉換器將毫伏信號的模擬量轉換為數字量送入單片機處理，單片機將其與熱電偶冷端熱電勢相加，再經過複雜的溫度毫伏信號的非線性糾正及基於校驗數據補償的計算得到測量溫度。對該非線性變化量的測量，傳統用硬體線性化測溫儀表電路，往往需要多個集成電路和大量外圍元件，不僅電路複雜，而且易受環境溫度影響，測量精度也難以提高。熱電偶溫度顯示器本身的測量誤差，來自上述輸入電路和A / D轉換器誤差，以及非線性糾正和冷端補償誤差的影響。
(三)
【發明內容】
:
[0003]本發明涉及一種熱電偶溫度顯示器，它是按分段數據表糾正熱電偶溫度測量誤差，可提高溫度測量精度。該熱電偶溫度顯示器由輸入電路、A / D轉換器、單片機、冷端補償電路、非易失存儲器、L E D顯示器組成，其主要區別在於採用了基於溫度差的溫度校驗儀模擬熱電偶的熱電勢，並用於在分段數據表中増加誤差補償項。該分段數據表是先按熱電偶溫度顯示器所採用的熱電偶分度表，根據溫度測量範圍和測量精度要求，以熱電偶熱電勢E為橫坐標，以溫度T為縱坐標把函數T= f (E)的曲線圖象描繪出來，再用數段折線來逼近這條曲線，它可以用手工將曲線分段也可以借用電腦分段。即從0度開始，用最小二乘法找出一段區間的a、b值然後依次計算區間內各點誤差V i:
[0004]Vi = I Ti—(aEi+b) I
[0005]式中E i是熱電勢毫伏值，T i是溫度值。如果V i小於允許誤差，則將該區間擴展若干溫度值例如10度，再計算新區間的a、b值，當V i大於允許誤差時該分段結束進入下ー個分段。但實際上可以通過網際網路和各種資料查到各種熱電偶分度號的現成分段數據，這樣熱電偶分度表都可以用ー組線性函數擬合:
[0006]T = a i E b i ( i = 1,2,3?......)-----(I)
[0007]式中i是熱電偶分度表分段的序號，參數a 1、b i由計算或現成資料提供，E是熱電勢毫伏值，T是其溫度值。將上述分段的序號i及參數a 1、b i及誤差補償值列表做成分段數據表。實際使用時熱電偶輸出的是其兩端溫度差熱電勢，其冷端通常為環境溫度，由熱電偶獲取現場溫度毫伏信號，需與熱電偶冷端補償的熱電勢毫伏值相加，經輸入電路和A / D轉換器的處理後由單片機將該處理後現場溫度毫伏信號數字量查得落在那一分段，用該分段a 1、b i參數經I式計算得到現場溫度值。但由此得到的現場溫度值它包含了熱電偶的誤差和由熱電偶溫度顯示器中輸入電路和A / D轉換器及冷端補償產生的誤差，熱電偶產生的誤差一般通過檢定後更換熱電偶來解決，熱電偶溫度顯示器產生的誤差，現有方法通常是採用電子電位差計選擇2個溫度校驗點進行手工補償糾正，還得扣除環境溫度，因此不但麻煩而且精度差。
[0008]熱電偶溫度顯示器將相應熱電偶分度表按溫度測量精度和範圍分段線性逼近，一般分成6 — 15段即可滿足普通エ業精度要求，但還可以分成更多段，本發明再將每一分段溫度點序列根據分段的長短取分段的頭、中、尾3個或3個以上熱電偶分度表中的溫度點作為溫度校驗點，將各個分段按溫度校驗點數再分成小段，每ー溫度校驗點佔據ー小段，每ー小段對應ー個誤差補償值，誤差補償值的生成是採用基於溫度差的溫度校驗儀輸出標準精度的兩種溫度校驗毫伏信號，即熱電偶冷端溫度為0度的真實溫度熱電勢和熱電偶冷端為環境溫度的熱電偶輸出熱電勢，後者經熱電偶溫度顯示器輸入電路和A / D轉換器及冷端補償的處理後，產生的測量溫度值它與真實溫度值之差即為誤差補償值，該誤差補償值存放到分段數據表中，以備現場溫度測量時調出進行誤差補償糾正。
[0009]所述基於溫度差的溫度校驗儀是將恆定的直流電源電壓調製成頻率一定、寬度可變的脈衝電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，而無需D / A轉換。其脈寬調製信號是由單片機的一個定時器用於產生固定周期的方波信號，其定時器的初值設置是依據所採用的熱電偶分度表，依其熱電勢值細分成相等的步進值，並將步進值的歩數的數字量作為定時器的初值，另ー個定時器的各設定值與所要校驗溫度範圍內的各溫度校驗點一一對應。因此各溫度校驗點與定時器的設定值之間具有精確的對應關係，電路結構簡單容易普及，並且各溫度校驗點的熱電勢毫伏值採用定時器設定值表示更為簡単。所述基於溫度差的溫度校驗儀還必須設一個採用鉬電阻溫度傳感器的環境溫度測量模塊，由該模塊測量得到的環境溫度，再查熱電偶溫度測量儀表所使用的熱電偶分度表得到環境溫度熱電勢，然後將基於溫度差的溫度校驗儀輸出的真實溫度熱電勢減去環境溫度熱電勢就得到基於兩端溫度差的所模擬的熱電偶熱電勢，它和熱電偶冷端溫度為0度的真實溫度熱電勢一起作為溫度校驗毫伏信號輸出。採用所述基於溫度差的溫度校驗儀可以很方便很廉價地實現多溫度校驗點的智能校驗。與現有熱電偶溫度顯示器的僅選兩點手工校驗具有溫度測量精度高的特點。分段數據表存放於非易失存儲器中，分段數據表溫度校驗點數，依據所使用的溫度範圍對溫度測量精度的要求設置。在溫度測量現場實際使用吋，由熱電偶輸出的溫度毫伏信號查分段數據表得到a 1、b i參數經上述(I)式計算得到測量溫度值再加上分段數據表中對應誤差補償值得到真實溫度值。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0010]圖1是ー種熱電偶溫度顯示器電路結構方框圖。
(五)【具體實施方式】:
[0011]一種熱電偶溫度顯示器，其電路結構如圖1所示，它由輸入電路1、A / D轉換器
2、單片機3、冷端補償電路4、非易失存儲器5、L E D顯示器6、熱電偶7組成，藉助基於溫度差的溫度校驗儀8用於生成分段數據表中的誤差補償值。其中輸入電路I用於將熱電偶輸出的現場溫度毫伏信號作濾波放大處理，清除各種高次諧波信號和常見的幹擾，冷端補償電路4用於測量環境溫度，單片機3將冷端補償電路4檢測到的環境溫度，查熱電偶分度表得到環境溫度毫伏信號，與熱電偶輸出的現場溫度毫伏信號相加，並經非線性糾正計算得到測量溫度，再與對應誤差補償值相加得到的真實溫度，送顯示器6顯示。
【權利要求】
1.一種熱電偶溫度顯示器，其特徵是:採用了基於溫度差的溫度校驗儀來模擬熱電偶的熱電勢，並用於在分段數據表中增加誤差補償項，該分段數據表是將相應熱電偶分度表按溫度測量精度和範圍分段線性逼近，再將每一分段溫度點序列根據分段的長短取分段的頭、中、尾3個或3個以上熱電偶分度表中的溫度點作為溫度校驗點，將各個分段按溫度校驗點數再分成小段，每ー溫度校驗點佔據ー小段，每ー小段對應ー個誤差補償值，誤差補償值的生成是採用基於溫度差的溫度校驗儀輸出標準精度的兩種溫度校驗毫伏信號，即熱電偶冷端溫度為O度的真實溫度熱電勢和熱電偶冷端為環境溫度的熱電偶輸出熱電勢，後者經熱電偶溫度顯示器輸入電路和A / D轉換器及冷端補償的處理後，產生的測量溫度值它與真實溫度值之差即為誤差補償值，該誤差補償值存放到分段數據表中，以備現場溫度測量時調出進行誤差補償糾正；所述基於溫度差的溫度校驗儀是將恆定的直流電源電壓調製成頻率一定、寬度可變的脈衝電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，而無需D / A轉換，其脈寬調製信號是由單片機的一個定時器用於產生固定周期的方波信號，其定時器的初值設置是依據所採用的熱電偶分度表，依其熱電勢值細分成相等的步進值，並將步進值的步數的數字量作為定時器的初值，另ー個定時器的各設定值與所要校驗溫度範圍內的各溫度校驗點一一對應，因此各溫度校驗點與定時器的設定值之間具有精確的對應關係，電路結構簡單容易普及，並且各溫度校驗點的熱電勢毫伏值採用定時器設定值表示更為簡単；所述基於溫度差的溫度校驗儀還必須設一個採用鉬電阻溫度傳感器的環境溫度測量模塊，由該模塊測量得到的環境溫度，再查熱電偶溫度測量儀表所使用的熱電偶分度表得到環境溫度熱電勢，然後將基於溫度差的溫度校驗儀輸出的真實溫度熱電勢減去環境溫度熱電勢就得到基於兩端溫度差的所模擬的熱電偶熱電勢，它和熱電偶冷端溫度為O度的真實溫度熱電勢一起作為溫度校驗毫伏信號輸出，分段數據表溫度校驗點數，依據所使用的溫度範圍對溫度測量精度的要求設置，在溫度測量現場實際使用時，得到測量溫度值再加上分段數據表中對應誤差補償值得到真實溫度值。
2.根據權利要求1 所述的ー種基於溫度差的溫度校驗儀，其特徵在於它包括: 輸入電路、A / D轉換器、單片機、冷端補償電路、非易失存儲器、L E D顯示器、熱電偶組成，並藉助基於溫度差的溫度校驗儀用於生成分段數據表中的誤差補償值。
【文檔編號】G01K7/04GK103604523SQ201310604097
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】不公告發明人 申請人:張金木