[發明專利]一種高精度熱電偶溫度檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202010045746.X
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111121996A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 田一鳴;吳平平;謝黎明;趙翔;徐寒亭;杜賽賽
• 申請（專利權）人: 安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K7/10
• 代理公司: 合肥初航知識產權代理事務所(普通合伙) 34171
• 代理人: 謝永

本發明涉及熱電偶溫度補償技術領域，具體地說，涉及一種高精度熱電偶溫度檢測系統及方法。該系統包括：電源電路，其用于提供工作電壓；溫度檢測電路，其包括用于檢測溫度的熱電偶、用于對熱電偶處產生的模擬信號進行濾波的輸入保護電路和用于將經濾波后的模擬信號轉換為數字信號的AD電路；冷端溫度補償電路，其用于對熱電偶冷端溫度進行檢測并轉換成數字信號；以及MCU電路，MCU電路的SPI接口通過第一隔離電路與溫度檢測電路連接、通過第二隔離電路與冷端溫度補償電路連接，MCU電路用于根據溫度檢測電路和冷端溫度補償電路的輸出檢測溫度。該方法基于上述系統實現。本發明測量精度較高且設計和調試成本較低。

技術領域

本發明涉及熱電偶溫度補償技術領域，具體地說，涉及一種高精度熱電偶溫度檢測系統及方法。

背景技術

熱電偶是一種廣泛用于溫度測量的簡單元件，采用熱電偶對溫度進行測量已成為在合理精度內較高性價比測量寬溫度范圍的工業標準方法。熱電偶主要由在一頭相連的兩根不同材質的金屬線組成，其相連端稱為測量接合點(也即熱端)，其不相連端通過接入信號調理電路并通過未處理器對信號進行處理進而獲取溫度讀數，該不相連端與信號調理電路間的節點稱為參考接合點(也即冷端)。

熱電偶的測溫原理為，在其熱端(測量端)與冷端(基準端)之間產生溫度差時，熱電偶在熱端與冷端之間會產生熱電動勢，通過對熱電動勢的處理即可獲取熱端所測量溫度?；跓犭娕嫉脑摲N測量原理可知，熱電偶是一種差分器件而不是絕對式溫度測量器件，故必須知道參考接合點(即冷端)處的溫度才可以獲得較為精確的絕對溫度讀數。在熱電偶的測量過程中，需要對冷端的溫度進行知曉，這一過程也被稱為參考接合點溫度補償。

雖然熱電偶在相當寬的溫度范圍內能夠提供較為穩定可靠的溫度測量，但由于其測量原理，在將熱電偶處的熱電動勢轉換成可用的溫度讀數前需進行大量的信號調理。而熱電偶的信號調理比其它溫度測量系統的信號調理更為復雜，處理稍有不當就會引入誤差，進而導致測量精度的降低。故對熱電偶處的信號進行調理往往會耗費大量的設計時間，而這會延長產品的上市時間。故在工業運用中面對需要在設計時間與精度之間進行折衷的情形時，熱電偶優勢難以彰顯。

發明內容

本發明提供了一種高精度熱電偶溫度檢測系統，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。

根據本發明的一種高精度熱電偶溫度檢測系統，其包括：

電源電路，其用于提供工作電壓；

溫度檢測電路，其包括用于檢測溫度的熱電偶、用于對熱電偶處產生的模擬信號進行濾波的輸入保護電路和用于將經濾波后的模擬信號轉換為數字信號的AD電路；

冷端溫度補償電路，其用于對熱電偶冷端溫度進行檢測并轉換成數字信號；以及

MCU電路，MCU電路的SPI接口通過第一隔離電路與溫度檢測電路連接、通過第二隔離電路與冷端溫度補償電路連接，MCU電路用于根據溫度檢測電路和冷端溫度補償電路的輸出檢測溫度。

本發明中，通過設置冷端溫度補償電路對熱電偶的冷端溫度進行檢測，使得MCU電路能夠根據溫度檢測電路與冷端溫度補償電路所檢測的數值獲取熱電偶處的檢測溫度，故而能夠較佳的實現對熱電偶的冷端補償，進而能夠較佳地提升熱電偶的測量精度，且由于冷端溫度補償電路是通過直接測量熱電偶冷端處的溫度以實現溫度補償，故整體電路的設計時間和調試時間也較短。

作為優選，熱電偶為J、K或T型熱電偶。故適用范圍較廣，能夠較佳地適配多種型號的現有熱電偶。