[發明專利]一種測量熱電偶冷端溫度的電路

在審

• 申請號: 201310688329.7
• 申請日: 2013-12-14
• 公開（公告）號: CN104713655A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 緱麗敏;景德勝;蔣謝剛;劉永強;許少尉;梁爭爭;王國東;劉碩;譚志宏
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司第六三一研究所
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01;G01K15/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本發明涉及儀器儀表工業領域，尤其涉及一種測量熱電偶冷端溫度的電路。?

背景技術

熱電偶測量溫度具有精度高、范圍廣、操作簡單、高可靠性等優點，廣泛應用于工業生產中進行溫度測量。熱電偶測溫的基本原理為賽貝克效應，即在由兩種不同材料（需要符合一定要求）的導體或半導體A和B所組成的閉合回路中,當A和B的兩個接點處于不同溫度T（熱端）和To（冷端）時,在回路中就會產生熱電勢。為了使用熱電偶測量溫度，必須進行冷端補償，即對熱電偶的冷端溫度進行測量。冷端溫度測量的方法有冰點法、電橋法、集成溫度傳感器法和鉑電阻測量法等，存在成本高、通用性差或補償范圍小等缺點。在恒流源條件下使用PN結測量熱電偶冷端溫度的方法解決了成本、通用性和補償范圍等問題，但技術較復雜，不適宜工業使用。?

發明內容

為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明提出了一種測量熱電偶冷端溫度的電路，測量范圍為-40℃―100℃，測量誤差在±2℃之內，成本低、易于實現，非常適合電子采集系統使用，具有廣泛的應用前景。?

本發明的技術解決方案是：一種測量熱電偶冷端溫度的電路，其特殊之處在于：包括測溫電路以及與測溫電路依次連接的采集電路和處理器；所述測溫電路包括直流電源和二極管，所述熱電偶的冷端接在直流電源和二極管正極之?間；所述直流電源電壓、二極管的參數應滿足流過二極管的電流為100±10mA；所述采集電路是模數轉換芯片。?

當熱電偶的冷端電阻是49.9kΩ時，所述直流電源電壓是+5V、二極管是1N4001。?

還包括設置在二極管正極和模數轉換芯片輸入端之間的濾波電路和跟隨電路。?

上述模數轉換芯片是ADS1258；所述ADS1258模數轉換芯片通過片上同步串行接口將轉換結果發送給處理器。?

本發明設計測量范圍為-40℃―100℃，測量誤差在±2℃之內，成本低、易于實現，非常適合電子采集系統使用，具有廣泛的應用前景。已應用于CFC-10發動機參數采集器，用于對汽缸頭溫度、滑油溫度等熱電偶冷端溫度進行測量，使用效果良好。?

附圖說明

圖1是本發明的電路示意圖；?

圖2是二極管正向壓降與溫度之間的關系示意圖；?

具體實施方式

參見圖1，一種測量熱電偶冷端溫度的電路，包括以下組成：?

1）測溫電路：采用+5V供電，49.9k的電阻和二極管1N4001組成測溫電路，電阻和二極管組成串聯電路，+5V供電為串聯電路兩端的電壓，形成二極管在類似恒流源下工作的條件，利用PN結在恒流條件下正向壓降隨溫度近似呈線性關系的特性，完成對溫度的測量。?

上述設計通過二極管的電流約為100mA，根據二極管1N4001的工作特性，?保證采集精度的同時有效防止二極管自熱對二極管測溫精度造成的影響。?

2）采集電路：溫度測量信號經濾波和跟隨電路后，進入ADS1258模數轉換芯片進行采集，采集結果通過片上同步串行接口（SPI）發送給處理器。?

濾波電路可以有效濾除干擾信號的影響，跟隨電路可以避免采集信號與后級轉換芯片不匹配的問題，選用24位、∑-Δ轉換技術的模數轉換芯片，能夠保證采集精度。?

3）計算：根據測溫電路，可以得出二極管1N4001隨著溫度的升高，正向壓降變化率約為-2.63mV/℃，參見圖2，通過對圖2進行曲線擬合，可以得到溫度T（℃）與電壓V（mV）的關系，見式（1）。處理器根據式1計算出熱電偶冷端的溫度。?

T=-0.381V+199.653????（1）。?