[發(fā)明專利]多通道高精度測溫系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310737717.X
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103712709A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭恩全;楊超杰;施生新;石俊斌
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西海泰電子有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K7/12;G01K7/10
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子測試測量領(lǐng)域，涉及虛擬儀器技術(shù)，尤其涉及一種基于計算機(jī)平臺的多通道高精度測溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，市面上的多通道高精度熱電偶測溫系統(tǒng)的冷端補(bǔ)償方式多種多樣，有0℃恒溫法、熱電偶補(bǔ)償法，補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償導(dǎo)線法以及軟件冷端補(bǔ)償法等。

0℃恒溫法是將熱電偶冷端放在冰和水混合的容器中，保持冷端為0℃不變。這種方法精度高，但在工程中應(yīng)用很不方便，不好實現(xiàn)。

熱電偶補(bǔ)償法是在測溫?zé)犭娕蓟芈分蟹聪虼?lián)一個同型號的熱電偶作為補(bǔ)償熱電偶，并將其測量端置于恒溫T0（0℃），以其反向熱電勢補(bǔ)償測溫?zé)犭娕嫉睦涠藴囟取＿@種方法和0℃恒溫法一樣，在工程中應(yīng)用同樣不方便，不好實現(xiàn)。

補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋（又稱冷端補(bǔ)償器）產(chǎn)生不平衡電壓來自動補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化。因為熱電偶是非線性的，采用這種方法的測量結(jié)果精度會受到限制，不能實現(xiàn)高精度的熱電偶溫度測量。

補(bǔ)償導(dǎo)線法即延長熱電極法，將熱電偶的自由端引至測量設(shè)備處，而測量設(shè)備放在恒溫或溫度波動較小的地方。采用這種方法也不能實現(xiàn)高精度的溫度測量。

還有就是軟件補(bǔ)償法，軟件冷端補(bǔ)償是測溫裝置同時采集熱電偶通道和熱電偶冷端溫度，通過冷端溫度換算成冷端電壓對熱電偶通道的實測電壓進(jìn)行補(bǔ)償，然后轉(zhuǎn)換成被測對象的溫度。這種方法硬件實現(xiàn)簡單，測量精度高。在基于計算機(jī)的測溫裝置中使用優(yōu)勢明顯。但每個熱電偶具有一個冷端，使得測量通道增加了一倍。當(dāng)熱電偶通道數(shù)較多時，需要測量的冷端也較多。

目前的高精度ADC多為Σ-Δ型ADC。Σ-Δ型ADC利用過采樣技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)，可獲得很高的測量精度。但這種ADC采樣率較低，采用多路復(fù)用開關(guān)的方式擴(kuò)充通道時，能夠擴(kuò)展的通道數(shù)有限。而且擴(kuò)展的通道數(shù)越多則會更大地降低測量精度。如果能夠減小測溫產(chǎn)品的測量通道則能提高產(chǎn)品測量精度。

高精度的熱電偶測溫系統(tǒng)，測試電路的零偏、零漂以及增益溫度穩(wěn)定性對于測溫裝置的測量精度都是不能忽視的因素。較大的零偏、零漂以及較差的溫度穩(wěn)定性嚴(yán)重影響著高精度測溫系統(tǒng)測量指標(biāo)的實現(xiàn)。這也是市場現(xiàn)有熱電偶測溫產(chǎn)品普遍存在且不好解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種多通道高精度測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用熱電偶冷端共用技術(shù)，自動調(diào)零通道零偏、零漂補(bǔ)償和增益溫度補(bǔ)償技術(shù)實現(xiàn)多通道高精度溫度測量。有效地提高了測量精度，改善了高精度測量產(chǎn)品的零偏以及溫度穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多通道高精度測溫系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括熱電偶接入模塊、至少一組熱電偶通道測量模塊、熱電偶冷端測量模塊和用于進(jìn)行測量數(shù)據(jù)處理的上位機(jī)；

上述熱電偶接入模塊包括用于冷端溫度測量的冷端測溫傳感器和用于熱電偶接入的連接端子；

上述熱電偶接入模塊通過連接器分別與熱電偶通道測量模塊和熱電偶冷端測量模塊連接；

上述熱電偶通道測量模塊與熱電偶冷端測量模塊通過上位機(jī)接口將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；

上述熱電偶冷端測量模塊包括多個冷端測量通道和與冷端測量通道相對應(yīng)的冷端測溫傳感器；

上述每組熱電偶通道測量模塊包括依次連接的一個直接接地的自動調(diào)零通道，用于通道復(fù)用的多路復(fù)用器，一個用于數(shù)據(jù)采集的AD，還包括板內(nèi)溫度傳感器；

上述熱電偶冷端測量模塊包括多個冷端組；所述每個冷端組設(shè)置有一塊導(dǎo)熱銅皮，不同組的導(dǎo)熱銅皮互相隔離；

上述上位機(jī)包括通過軟件算法對熱電偶通道測量模塊進(jìn)冷端補(bǔ)償、零偏補(bǔ)償和溫度系數(shù)補(bǔ)償?shù)能浖惴ㄑa(bǔ)償模塊；

上述上位機(jī)接口為PXI接口、PXIe接口、LXI接口、USB接口或串口；

上述熱電偶接入模塊采用U型連接器、螺釘接線柱接入。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的主要特點是熱電偶的軟件冷端補(bǔ)償及補(bǔ)償通道共用以及通過自動調(diào)零通道和內(nèi)嵌測溫傳感器實現(xiàn)高精度，高穩(wěn)定性的溫度測量。提高了溫度測量的集成度和測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明冷端測溫傳感器布局和通道共用示意圖；

圖3為本發(fā)明熱電偶通道測量原理框圖；

圖4為本發(fā)明熱電偶冷端測量原理框圖；

圖5為本發(fā)明PXIe系統(tǒng)框圖；

圖6為本發(fā)明軟件處理流程圖；

其中1-熱電偶接入模塊，2-熱電偶接入模塊，3-熱電偶冷端測量模塊，4-上位機(jī)接口，5-上位機(jī)。