[發明專利]熱電偶測溫裝置和溫度檢測方法

在審

• 申請號: 202010037666.X
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111207850A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 馮雪;傅棋琪
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;清華大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K7/12;G01K7/13
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發明公開了一種熱電偶測溫裝置和溫度檢測方法，其中，熱電偶測溫裝置包括：熱電偶；調理模塊，用于對熱電偶的熱端輸出的模擬熱端熱電勢信號進行共模濾波處理；模數轉換器，用于將濾波處理后的模擬熱端熱電勢信號轉換為數字熱端熱電勢信號；熱敏電阻，用于感知熱電偶的冷端溫度；控制器，用于根據熱電偶的冷端溫度得到冷端熱電勢，根據數字熱端熱電勢信號得到熱端熱電勢，根據熱端熱電勢和冷端熱電勢計算得到目標熱電勢，根據目標熱電勢得到熱電偶的熱端溫度。該裝置能夠提高抗干擾能力，保證溫度檢測的高精度，且采用逆測溫算法，根據熱電偶的熱端熱電勢和冷端熱電勢實現熱端熱電勢補正，進而得到熱電偶的熱端溫度，靈活性好，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及溫度檢測技術領域，尤其涉及一種熱電偶測溫裝置和溫度檢測方法。

背景技術

現有熱電偶傳感器的測量精度相對較差，例如現有精度最高的S型熱電偶(鉑銠10-鉑)傳感器即使是精確度最高的工標I級精度，其測量精度也僅有±1℃。這對于一些需要精準控溫的制造工藝來說是非常粗糙的。在測量中溫時，這種精度劣勢表現的更為明顯。因此如何進一步提高熱電偶傳感器的測量精度具有十分重要的意義。

此外，熱電偶的熱電勢分度表中各個溫度對應的熱電勢都是基于0℃(攝氏度)的冷端基準溫度進行標定的。然而，在實際應用中，為了減小儀器體積，簡化測量裝置，熱電偶的冷端溫度通常難以保證為準確的0℃，熱電偶的測試結果易受到周圍環境溫度等因素的影響，會產生很大的誤差，因此，在熱電偶測溫系統中，冷端補償占有重要的地位。

目前，常用的熱電偶冷端補償的方法有冰點器法、補償導線法、熱電勢補正法等。其中冰點器法需用到恒溫裝置，操作較繁瑣，不適用于工業測量，補償導線法和熱電勢補正法則受制于補償導線的補償精度和熱電勢的補正精度。由于補償導線與熱電偶絲之間存在不可消除的熱電勢誤差，因而對于高精度測溫熱電偶，補償導線法也難以適用。由此可知，對于高精度熱電偶，熱電勢補正法是最高精度的冷端補償技術。

再者，熱電偶信號是變化緩慢的微伏級到毫伏級信號，由于熱電勢信號的微弱性，在傳輸過程中非常容易受到外界的干擾，因而如何提升信號在傳輸過程中的抗干擾能力非常重要。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種熱電偶測溫裝置，以對熱電偶的熱端輸出的模擬熱端熱電勢進行共模濾波處理，從而提高抗干擾能力，并采用逆測溫算法，根據熱電偶的熱端熱電勢和冷端熱電勢實現熱端熱電勢補正，從而得到熱電偶的熱端溫度，該方法靈活性好，應用范圍廣。

本發明的另一個目的在于提出一種溫度檢測方法。

為達上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種熱電偶測溫裝置，包括：熱電偶；調理模塊，用于對所述熱電偶的熱端輸出的模擬熱端熱電勢信號進行共模濾波處理；模數轉換器，用于將濾波處理后的模擬熱端熱電勢信號轉換為數字熱端熱電勢信號；熱敏電阻，用于感知所述熱電偶的冷端溫度；控制器，用于根據所述熱電偶的冷端溫度得到冷端熱電勢，根據所述數字熱端熱電勢信號得到熱端熱電勢，根據所述熱端熱電勢和所述冷端熱電勢計算得到目標熱電勢，根據所述目標熱電勢得到所述熱電偶的熱端溫度。

根據本發明實施例的熱電偶測溫裝置，通過調理模塊對熱電偶的熱端輸出的模擬熱端熱電勢信號進行共模濾波處理，通過模數轉換器將濾波處理后的模擬熱端熱電勢信號轉換為數字熱端熱電勢信號，通過熱敏電阻感知熱電偶的冷端溫度，通過控制器根據熱電偶的冷端溫度得到冷端熱電勢，并根據數字熱端熱電勢信號得到熱端熱電勢，進而根據熱端熱電勢和冷端熱電勢計算得到目標熱電勢，以根據目標熱電勢得到熱電偶的熱端溫度。由此，該裝置對熱電偶的熱端輸出的模擬熱端熱電勢進行共模濾波處理，從而提高抗干擾能力，保證溫度檢測的高精度，并采用逆測溫算法，根據熱電偶的熱端熱電勢和冷端熱電勢實現熱端熱電勢補正，從而得到熱電偶的熱端溫度，該方法靈活性好，應用范圍廣。