[發(fā)明專利]一種熱電偶溫度信號(hào)調(diào)理電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711206205.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN108007596A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙中兵;馬國(guó)軒;鄧勇生;李建江;聶俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西電器研究所
• 主分類號(hào): G01K7/13
• 分類號(hào): G01K7/13;G01K7/14
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本發(fā)明公開了一種熱電偶溫度信號(hào)調(diào)理電路，包括電源模塊、輸入信號(hào)放大模塊、冷端補(bǔ)償模塊、零點(diǎn)調(diào)整模塊、信號(hào)累加模塊。正負(fù)電源接入電源模塊進(jìn)行濾波處理，然后將濾波后的正負(fù)電源分別為輸入信號(hào)放大模塊、冷端補(bǔ)償模塊、零點(diǎn)調(diào)整模塊、信號(hào)累加模塊供電；熱電偶信號(hào)輸入至輸入信號(hào)放大模塊進(jìn)行信號(hào)放大，然后將放大信號(hào)與冷端補(bǔ)償模塊輸出信號(hào)以及零點(diǎn)調(diào)整模塊輸出信號(hào)一同接入信號(hào)累加模塊，最后將信號(hào)累加模塊的信號(hào)進(jìn)行輸出。本發(fā)明能夠?qū)型熱電偶溫度傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集、調(diào)理。通過(guò)硬件補(bǔ)償方式解決熱電偶測(cè)溫誤差大的缺點(diǎn)，使得熱電偶傳感器的溫度測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高靈敏度、大范圍的采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種熱電偶溫度信號(hào)調(diào)理電路屬于航天傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種硬件補(bǔ)償式的K型熱電偶溫度傳感器信號(hào)采集、變換。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)發(fā)展的需要，對(duì)新型航天飛行器的要求逐漸提高，對(duì)飛行器各部件的強(qiáng)度、耐高溫、耐氧化的要求也不斷提高。耐高溫是飛行器結(jié)構(gòu)部件材料選擇的一項(xiàng)重要指標(biāo)。只有明確了飛行器飛行期間各部位實(shí)際需要耐受的高溫，才能選擇合適的材料。

為了量化航天飛行器特定位置在飛行過(guò)程中實(shí)際承受的高溫，需要選用合適的溫度傳感器及溫度調(diào)理電路采集溫度值。由于實(shí)驗(yàn)的特殊性，需要溫度傳感器具有測(cè)溫范圍大，測(cè)溫精度高、熱響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，而滿足這些條件的溫度傳感器中K型熱電偶傳感器應(yīng)用最廣泛的一種。

由于K型熱電偶傳感器其測(cè)溫原理為相對(duì)式測(cè)溫，只能測(cè)得冷端與熱端的溫度差。而冷端溫度是不斷變換的，因此直接測(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。這就使得研究一種調(diào)理電路，可以消除熱電偶冷端的影響，減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱電偶溫度信號(hào)調(diào)理電路，通過(guò)硬件補(bǔ)償方式解決熱電偶測(cè)溫誤差大的缺點(diǎn)，使得熱電偶傳感器的溫度測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高靈敏度、大范圍的采集。而零點(diǎn)調(diào)整模塊的設(shè)計(jì)，使得調(diào)理電路的輸出能夠適應(yīng)不同系統(tǒng)的要求，提高其靈活性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種熱電偶溫度信號(hào)調(diào)理電路，其特征在于：系統(tǒng)包括電源模塊、輸入信號(hào)放大模塊、冷端補(bǔ)償模塊、零點(diǎn)調(diào)整模塊、信號(hào)累加模塊。該調(diào)理電路的輸入包括熱電偶信號(hào)以及正負(fù)電源輸入、輸出為變換電壓信號(hào)。結(jié)構(gòu)上，正負(fù)電源接入電源模塊進(jìn)行濾波處理，然后將濾波后的正負(fù)電源分別為輸入信號(hào)放大模塊、冷端補(bǔ)償模塊、零點(diǎn)調(diào)整模塊、信號(hào)累加模塊供電；熱電偶信號(hào)輸入至輸入信號(hào)放大模塊進(jìn)行信號(hào)放大，然后將放大信號(hào)與冷端補(bǔ)償模塊輸出信號(hào)以及零點(diǎn)調(diào)整模塊輸出信號(hào)一同接入信號(hào)累加模塊，信號(hào)累加模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行累加然后輸出電壓信號(hào)。

所述電源模塊的功能為電源濾波、對(duì)輸入的正負(fù)電源通過(guò)電感和電容進(jìn)行濾波，使得輸入電壓穩(wěn)定，保證后級(jí)電路的輸出穩(wěn)定。

所述輸入信號(hào)放大模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器輸入的微伏級(jí)信號(hào)放大，選用高倍率儀表放大器芯片，采用雙電源供電，參考電壓為GND。

所述輸入信號(hào)放大模塊的信號(hào)放大增益由參考電阻的阻值決定，滿足關(guān)系式：

其中，G1為放大增益，RG為放大器固有參數(shù)，R1、R2為參考電阻。

所述冷端補(bǔ)償模塊的作用為補(bǔ)償溫度傳感器由于本身原理引起的誤差。具體為由于K型熱電偶為相對(duì)式測(cè)溫原理，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶分度表為冷端為0℃的情況下的電壓，而在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶冷端的溫度是不為零的，因此會(huì)導(dǎo)致熱電偶電勢(shì)差的減少或增加，導(dǎo)致誤差較大。