擴孔鉆機床熱電偶元件的冷端補償分析新步驟

概述：5月11日-上海自動化儀表廠擴孔鉆機床熱電偶元件的冷端補償
?上自儀股份對　：擴孔鉆機床熱電偶元件的冷端補償分析

根據(jù)式（2）可知， 擴孔鉆機床熱電偶元件必須經過冷端溫度補償才能獲得被測介質實際溫度對應的熱電勢，根據(jù)此熱電勢才能計算出真實的溫度值。顯然，冷端溫度的精度會影響到擴孔鉆機床熱電偶元件的測量精度，若冷端溫度測量誤差較大，會造成熱電偶的測量溫度值誤差較大。冷端溫度補償目前常用的方法有3 種。
（1）直接測量冷端擴孔鉆機床熱電偶元件溫度法
        冷端溫度值直接采用溫度傳感器測量，測溫儀表一般采用擴孔鉆機床熱電偶元件測量冷端溫度， 然后利用式（2）獲得最終的實際溫度對應的熱電勢，最后利用線性化處理方法，獲得實際溫度值。
（2）電橋補償法
        電橋補償法是利用擴孔鉆機床熱電偶元件不平衡電橋產生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度不在0 ℃時引起的熱電勢變化值。使用補償電橋時，應注意以下幾點：①不同分度號的熱電偶要配用與熱電偶同型號的補償電橋；
②補償電橋與擴孔鉆機床熱電偶元件、電源和測量儀表連接時，要接線正確，特別是電源正、負極不可反接；③不平衡電橋的輸出電壓隨直流電源的電壓而變，因此直流電源的電壓要恒定不變[5]。
（3）集成冷端補償?shù)?/span>擴孔鉆機床熱電偶元件芯片
        集成冷端補償?shù)男酒饕ň?/span>擴孔鉆機床熱電偶元件放大器和熱電偶AD 轉換器。
        例如AD8495 是一款集成冷端補償?shù)木?/span>擴孔鉆機床熱電偶元件放大器，內部帶有固定增益放大器，以提供5 mV/℃輸出，該放大器具有高共模抑制性能，能夠抑制擴孔鉆機床熱電偶元件的長引線可能拾取的共模噪聲。針對K 型熱電偶作了預校準，只適合于擴孔鉆機床元件測量。
        MAX31855 是一款集成冷端補償?shù)腁D 轉換器，器件輸出14 位帶符號數(shù)據(jù)，SPI 接口，轉換器的溫度分辨率為0.25 ℃， 具有擴孔鉆機床熱電偶元件開路檢測功能，以及擴孔鉆機床熱電偶元件對GND 或VCC 短路檢測功能。每款芯片只針對某一類型的擴孔鉆機床熱電偶元件測量，其靈活性不夠。

4.2擴孔鉆機床熱電偶元件 的冷端補償優(yōu)化方法
        冷端補償采用電橋補償法實現(xiàn)， 其靈活性不夠， 不同熱電偶需要配與擴孔鉆機床熱電偶元件同型號的電橋，并且不平衡電橋的輸出電壓隨直流電源的電壓而變，因此直流電源的電壓要恒定不變，對直流電源的精度要求比較高，基于以上缺點，目前電橋補償法很少使用。
        集成冷端補償?shù)臒犭娕疾杉酒膬?yōu)點是集成冷端補償，芯片體積小，具有熱電偶開短路檢測功能，但是其轉換精度由芯片本身決定，只針對某一類型熱電偶作了冷端補償預校準，系統(tǒng)不能通過軟件來修改熱電偶采集類型。采用溫度傳感器采集冷端溫度作冷端補償，溫度傳感器可以選擇高精度、高可靠、低溫漂的傳感器，采集到的冷端溫度再轉換成某一類型熱電偶在該冷端溫度下的熱電勢，系統(tǒng)利用式（2）實現(xiàn)了冷端補償，并且系統(tǒng)可以通過程序設置測溫儀表采集某一類型的擴孔鉆機床熱電偶元件，因此，該種方法靈活性好、精度高，可以用于多種類型擴孔鉆機床熱電偶元件信號采集。

5 　結　果：
        綜上所述，熱電偶信號二次元件端采集精度主要取決于3 個方面的因素，包括擴孔鉆機床熱電偶元件信號采集電路，擴孔鉆機床熱電偶元件 信號的線性化以及擴孔鉆機床熱電偶元件的冷端補償。任何一個因素處理不當都會影響到熱電偶信號采集的精度， 本文通過以上3 個方面給出的優(yōu)化方法，可以極大地提高擴孔鉆機床熱電偶元件信號二次元件端的采集精度，從而提高擴孔鉆機床熱電偶元件的測溫精度。隨著集成電路的高速發(fā)展，集成冷端補償、高共模抑制能力、高精度、抗干擾能力強、可配置為多種類型擴孔鉆機床熱電偶元件測量的AD 轉換器以后會越來越得到廣泛的應用。