[實用新型]一種熱電偶溫度信號調理電路

有效

• 申請號: 201721606208.3
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN207622884U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 趙中兵;馬國軒;鄧勇生;李建江;聶俊
• 申請（專利權）人: 陜西電器研究所
• 主分類號: G01K7/13
• 分類號: 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

本實用新型公開了一種熱電偶溫度信號調理電路，包括電源模塊、輸入信號放大模塊、冷端補償模塊、零點調整模塊、信號累加模塊。正負電源接入電源模塊進行濾波處理，然后將濾波后的正負電源分別為輸入信號放大模塊、冷端補償模塊、零點調整模塊、信號累加模塊供電；熱電偶信號輸入至輸入信號放大模塊進行信號放大，然后將放大信號與冷端補償模塊輸出信號以及零點調整模塊輸出信號一同接入信號累加模塊，最后將信號累加模塊的信號進行輸出。本實用新型能夠對K型熱電偶溫度傳感器的輸出信號進行采集、調理。通過硬件補償方式解決熱電偶測溫誤差大的缺點，使得熱電偶傳感器的溫度測量能夠實現高精度、高靈敏度、大范圍的采集。

技術領域

本實用新型屬于航天傳感器領域，具體涉及一種硬件補償式的K 型熱電偶溫度傳感器信號采集、變換。

背景技術

隨著技術發展的需要，對新型航天飛行器的要求逐漸提高，對飛行器各部件的強度、耐高溫、耐氧化的要求也不斷提高。耐高溫是飛行器結構部件材料選擇的一項重要指標。只有明確了飛行器飛行期間各部位實際需要耐受的高溫，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程中實際承受的高溫，需要選用合適的溫度傳感器及溫度調理電路采集溫度值。由于實驗的特殊性，需要溫度傳感器具有測溫范圍大，測溫精度高、熱響應速度快等特點，而滿足這些條件的溫度傳感器中K型熱電偶傳感器應用最廣泛的一種。

由于K型熱電偶傳感器其測溫原理為相對式測溫，只能測得冷端與熱端的溫度差。而冷端溫度是不斷變換的，因此直接測量會產生較大的測量誤差。這就使得研究一種調理電路，可以消除熱電偶冷端的影響，減小測量誤差，提高測量精度具有非常重要的現實意義。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種熱電偶溫度信號調理電路，通過硬件補償方式解決熱電偶測溫誤差大的缺點，使得熱電偶傳感器的溫度測量能夠實現高精度、高靈敏度、大范圍的采集。而零點調整模塊的設計，使得調理電路的輸出能夠適應不同系統的要求，提高其靈活性。

本實用新型的技術方案是：一種熱電偶溫度信號調理電路，其特征在于：包括電源模塊、輸入信號放大模塊、冷端補償模塊、零點調整模塊、信號累加模塊；

所述電源模塊為電源濾波，對輸入的正負電源通過電感和電容進行濾波，使得供電電壓穩定，保證后級電路的輸出穩定；

所述輸入信號放大模塊放大溫度傳感器輸入的微伏級信號，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；

所述冷端補償模塊由絕對式的溫度測量芯片和信號放大電路構成；絕對式的溫度測量芯片放置在熱電偶輸入信號冷端附近，將溫度信號轉換為電壓信號；信號放大電路對溫度測量芯片輸出電壓進行特定倍率的放大，使得冷端補償模塊的輸出電壓與實際熱電偶冷端溫度變化引起變化電壓相匹配；

所述零點調整模塊由基準電壓模塊和信號跟隨模塊組成；基準電壓模塊將電源模塊提供的電壓轉換為高精度的基準電壓，通過電阻分壓的方式得到合適的零點調整電壓；信號跟隨模塊與后級電路進行阻抗匹配，提高帶載能力；

所述信號累加模塊將熱電偶輸入放大電壓、冷端補償電壓、零點調整電壓進行信號累加。

該調理電路的輸入包括熱電偶信號以及正負電源輸入、輸出為變換電壓信號。結構上，正負電源接入電源模塊進行濾波處理，然后將濾波后的正負電源分別為輸入信號放大模塊、冷端補償模塊、零點調整模塊、信號累加模塊供電；熱電偶信號輸入至輸入信號放大模塊進行信號放大，然后將放大信號與冷端補償模塊輸出信號以及零點調整模塊輸出信號一同接入信號累加模塊，信號累加模塊對輸入電壓進行累加然后輸出電壓信號。

所述輸入信號放大模塊的信號放大增益由參考電阻的阻值決定，滿足關系式：