[發明專利]熱電偶冷端補償測溫電路和裝置

有效

• 申請號: 201610211362.4
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105651409B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 袁偉;朱文光;桂曉玉;薛曉波;李明;沈領
• 申請（專利權）人: 中國南方航空工業（集團）有限公司
• 主分類號: G01K7/13
• 分類號: G01K7/13
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 胡亮

本發明公開了一種熱電偶冷端補償測溫電路和裝置，該電路包括溫度傳感器，用于采集環境溫度；電子控制器，電子控制器包括冷端溫度補償器和與冷端溫度補償器相連的一對接線柱，冷端溫度補償器與溫度傳感器相連，用于根據溫度傳感器采集的環境溫度對熱電偶的冷端進行溫度補償；冷端溫度補償器經由一對接線柱及一組補償導線與熱電偶的冷端相連，一對接線柱和一組補償導線的材料均與熱電偶的熱電極的材料相同且冷端溫度補償器靠近一對接線柱安裝。本發明通過補償導線和溫度傳感器兩者的有機融合，實現熱電偶溫度的精確測量，同時保證溫度信號(mV級)在輔助動力裝置系統中較遠距離的可靠傳輸，提高溫度信號的精度和可靠性。

技術領域

本發明涉及航空發動機電子控制器的設計領域，特別地，涉及一種熱電偶冷端補償測溫電路。此外，本發明還涉及一種包括上述熱電偶冷端補償測溫電路的熱電偶冷端補償測溫裝置。

背景技術

熱電偶是目前溫度測量應用最廣泛的傳感元件。發動機上也常用熱電偶作為溫度傳感器來感應發動機發熱部件的溫度，供給控制系統作為判定發動機工作狀態的依據之一。其中K型鎳鉻-鎳硅熱電偶由于測量范圍寬-200℃～1200℃，廣泛應用于燃氣溫度傳感器用來測量發動機的燃氣溫度，該燃氣溫度信號需要進入電子控制器，作為監控輔助動力裝置工作狀況的重要指標和依據。在輔助動力裝置中，K型熱電偶感應發動機排氣口的燃氣溫度T，與冷端溫度T0形成溫差，產生一個溫差熱電勢E(T，T0)。熱電偶是由兩種不同材質的導體(如K型熱電偶是屬于鎳鉻-鎳硅金屬)組合在一起而形成的。當熱電偶的兩端處于不同的溫度環境下時，由于塞貝克熱電效應，回路中會產生一定的熱電勢E(T，T0)。通常，溫度高的一端稱為熱電偶的“熱端”，設為T；溫度低的一端則稱為熱電偶的“冷端”，設為T0。在實際測量中，熱電偶的冷端溫度T0受環境溫度、熱源溫度以及氣流變化等多方面因素影響，并不是熱電偶分度表標定基準0℃，而且會不斷變化。另外，熱電偶特性曲線本身還具有一定的非線性。冷端溫度的不確定性就會給熱電偶的溫度測量帶來不少誤差。

因此，熱電偶冷端溫度因受環境影響所引成的測量精度低以及冷端溫度的不確定性給熱電偶的溫度測量帶來的誤差，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種熱電偶冷端補償測溫電路和裝置，以解決熱電偶冷端溫度因受環境影響所引成的測量精度低以及冷端溫度的不確定性給熱電偶的溫度測量帶來的誤差的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供一種熱電偶冷端補償測溫電路，包括：

溫度傳感器，用于采集環境溫度；電子控制器，電子控制器包括冷端溫度補償器和與冷端溫度補償器相連的一對接線柱，冷端溫度補償器與溫度傳感器相連，用于根據溫度傳感器采集的環境溫度對熱電偶的冷端進行溫度補償；冷端溫度補償器經由一對接線柱及一組補償導線與熱電偶的冷端相連，一對接線柱和一組補償導線的材料均與熱電偶的熱電極的材料相同且冷端溫度補償器靠近一對接線柱安裝。

進一步地，熱電偶為K型熱電偶，熱電偶的熱電極的材料為鎳鉻—鎳硅材料，一對接線柱包括一根鎳硅接線柱和一根鎳鉻接線柱，一組補償導線包括一根鎳硅補償導線和一根鎳鉻補償導線，鎳硅接線柱通過鎳硅補償導線與熱電偶相連，用于作為熱電偶信號的負極輸入端；鎳鉻接線柱通過鎳鉻補償導線與熱電偶相連，用于作為熱電偶信號的正極輸入端；冷端溫度補償器靠近鎳硅接線柱和鎳鉻接線柱。

進一步地，電子控制器還包括一級放大單元、二級放大單元、模數轉換單元和數據處理單元，一級放大單元的輸入端與冷端溫度補償器相連，一級放大單元的輸出端分兩路，輸出端的一路與二級放大單元和溫度指示器相連，以供溫度指示器實時顯示燃氣溫度；輸出端的另一路與模數轉換單元和數據處理單元依次按序串聯，以供數據處理單元進行數據處理，通過判定燃氣溫度是否超溫來發出相關的控制指令。

進一步地，冷端溫度補償器包括熱電偶冷端溫度補償集成芯片，熱電偶冷端溫度補償集成芯片用于采集環境溫度并根據環境溫度對熱電偶的冷端進行溫度補償。