[發明專利]一種熱電偶溫度顯示器

有效

• 申請號: 201310604097.2
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103604523A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 張金木
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04;G01K7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）技術領域：

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，采用了基于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并錄入分段數據表中，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：

溫度顯示器是一種工業中廣泛使用的測溫產品，它與所采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并與環境熱電勢求和，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干擾，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，再經過復雜的溫度毫伏信號的非線性糾正及基于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，傳統用硬件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，不僅電路復雜，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：

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、ＬＥＤ顯示器組成，其主要區別在于采用了基于溫度差的溫度校驗儀模擬熱電偶的熱電勢，并用于在分段數據表中增加誤差補償項。該分段數據表是先按熱電偶溫度顯示器所采用的熱電偶分度表，根據溫度測量范圍和測量精度要求，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值然后依次計算區間內各點誤差Ｖｉ：

Ｖｉ＝︱Ｔｉ－（ａＥｉ＋ｂ）︱

式中Ｅｉ是熱電勢毫伏值，Ｔｉ是溫度值。如果Ｖｉ小于允許誤差，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Ｖｉ大于允許誤差時該分段結束進入下一個分段。但實際上可以通過互聯網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一組線性函數擬合：

Ｔ＝ａｉＥ＋ｂｉ（ｉ＝1，2，3，……）－－－－－（1）

式中ｉ是熱電偶分度表分段的序號，參數ａｉ、ｂｉ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ａｉ、ｂｉ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轉換器的處理后由單片機將該處理后現場溫度毫伏信號數字量查得落在那一分段，用該分段ａｉ、ｂｉ參數經1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后更換熱電偶來解決，熱電偶溫度顯示器產生的誤差，現有方法通常是采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。

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范圍分段線性逼近，一般分成6－15段即可滿足普通工業精度要求，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，每一溫度校驗點占據一小段，每一小段對應一個誤差補償值，誤差補償值的生成是采用基于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，后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后，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。