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2025歡迎訪問##熱電偶##實(shí)體廠家

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  1: 簡介   在現(xiàn)代化的工業(yè)現(xiàn)場,常用熱電偶測試高溫, 測試結(jié)果送至主控機(jī)或者由數(shù)字顯示設(shè)備顯示出來; 本文介紹采用纮康科技HY11P12實(shí)現(xiàn)熱電偶測溫及顯示解決方案。   2:熱電偶測溫原理說明   2.1 引言   熱電偶是工程應(yīng)用廣泛的溫度傳感器之一,它具有構(gòu)造簡單,使用方便。準(zhǔn)確度,熱慣性及復(fù)現(xiàn)性好,溫度測量范圍寬等優(yōu)點(diǎn),適用于信號的遠(yuǎn)傳,自動記錄和集中控制,在溫度測量占有重要的地位。   其優(yōu)點(diǎn)是有三:   一、 測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。   二、 測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量,某些特殊熱電偶 到-269℃(如金鐵鎳鉻), 可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。   三、 構(gòu)造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制。   2.2:熱電偶原理   熱電偶的測溫原理基于熱電效應(yīng)。其是將兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 串接成一個閉合回路,當(dāng)兩個接點(diǎn) 1 和 2 的溫 度不同時,如果 T > T 0 (如上圖 2-1熱電效應(yīng)), 在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢, 在回路中產(chǎn)生一定大小的電流,此種現(xiàn)象稱為 熱電效應(yīng) 。   圖2-1   熱電動勢記為 EAB ,導(dǎo)體 A 、 B 稱為熱電極。接點(diǎn) 1 通常是焊接在一起的, 測量時將它置于測溫場所感受被測溫度,故稱為測量端(或工作端,熱 端)。接點(diǎn) 2 要求溫度恒定,稱為參考端(或冷端)。   2.3 測量及冷端補(bǔ)償原理   在實(shí)際的測量系統(tǒng)中,冷端不可能恒定,因此測量是我們需要測量冷端溫度,來補(bǔ)償熱熱端溫度;   因此在實(shí)際測量計算公式:   實(shí)際溫度=熱端熱電勢對應(yīng)溫度值 + 冷端溫度   所以在測量系統(tǒng)中我們需要用熱電偶熱電勢,及冷端的溫度,在通過上面的計算公式計算測我們實(shí)際的測量溫度;   3: 系統(tǒng)架構(gòu)及原理說明   HYCON HY11P 系列集成高精度σ-δ ADC單片機(jī),內(nèi)置 溫度傳感器;同時通過信號轉(zhuǎn)置器,可進(jìn)行短路或者交叉測量;   3.1:測量網(wǎng)絡(luò)圖   圖1:測量網(wǎng)絡(luò)圖   3.2:ADC 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置   叁考電壓: 熱電耦信號輸入:   VR+: VDDA S+: AIN0   VR-: VSS S-: AIN1   3.3:測量原理及計算   3.3.1遠(yuǎn)端的測量   ADC輸入信號采用交叉量測的方式以扣除OFFSET,計算公式如下:   Vin=VADC2+VADOffset……(1)   -(Vin)=VADC1+VADOffset……(2)   Vin=[(1)-(2)]/2=[VADC2-VADC1]/2   (備注:通過交叉測量可以減小信號線的OFFSET)   3.3.2:冷端的測量   冷端主要是測量采用內(nèi)部TPS來測量冷端的溫度,其量測方式如下:   TPS 計算方式:   3.4:校正及其計算   DEMO采用兩點(diǎn)校正,在校正過程中確保冷端的環(huán)境溫度兩點(diǎn)都是一樣的。校正點(diǎn)的ADC為:VIN50,VIN250,以50°,250°為校正點(diǎn)為例:   250°= GAIN*VIN250+{ ( / TPSGAIN)-289}……………….(1)   50°= GAIN*VIN50+ {( / TPSGAIN)-289}…………………(2)   (備注:GAIN 為熱電偶測溫度校正系數(shù),VIN250為250C校正點(diǎn)對應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼,VIN50為50C校正點(diǎn)對應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼, TPGAIN 為內(nèi)部TPS斜率常數(shù))   聯(lián)立解方程式(1),(2)求出GAIN   把GAIN帶入(1),計算出目前環(huán)境溫度TEMP;   把環(huán)境溫度帶代入(3)求出TPS的斜率:   TPSGAIN=/(289+TEMP)……………………………………………(3)   實(shí)際測量溫度=GAIN* VIN + {( / TPSGAIN) -289}   (備注:VIN為熱電偶輸入信號ADC值)   3.5:電路圖   4: 芯片規(guī)格   4.1:操作環(huán)境   芯片數(shù)字電壓:2.2V to 3.6V@±0.1V   芯片模擬電壓:2.4Vto 3.6V@±0.1V   芯片操作電流:(VDDA not Load)   800uA@ ADC、no buffer   350uA@Analog off   休眠電流:0.8uA   操作溫度范圍:–40°C to +85°C   4.2:模擬SD18   分辨率/RMS noise   15 bit Noise-Free/100nV @ 8Hz、Gain=128、ACM=1.2V   18 bit Noise-Free/1.6uV @ 8Hz、Gain=1、ACM=1.2V   4.3:輸入訊號   測量訊號:熱電偶輸入且冷端采用芯片內(nèi)置TPS溫度傳感器   本文引用地址:   5:結(jié)論   此應(yīng)用解決方案采用HY11P12完成熱電偶測溫系統(tǒng),具有以下特點(diǎn):   ? 電路簡單,且具有高精度,低溫漂系數(shù);   ? 使用內(nèi)建的TPS 溫度傳感器可簡單的實(shí)現(xiàn)冷端;   6:參考數(shù)據(jù)   1:HY11P12 Datasheet:   2:User’s Guide:

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熱電偶是工業(yè)上常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是:①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量,某些特殊熱電偶 可測到-269℃(如金鐵鎳鉻), 可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。③構(gòu)造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來非常方便。1.熱電偶測溫基本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)




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  溫差熱電偶(簡稱熱電偶)是目前溫度測量中使用普遍的之一,它具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、輸出號為電壓號不需要激勵等優(yōu)點(diǎn),能夠用于流體、固體、固體壁面等各種不同測試測量場合。   本文引用地址:   熱電偶測溫原理   當(dāng)導(dǎo)電物質(zhì)處于溫度時,其電子或空穴會隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動,由此產(chǎn)生的電荷堆積的現(xiàn)象稱作熱電效應(yīng),因熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電動勢稱為熱電動勢。   如果采用兩種電子密度同的導(dǎo)體連接成閉合回路,如果兩端所處的溫度不同,在該回路中就會產(chǎn)生熱電動勢,如下圖所示。   在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體,只要該導(dǎo)體兩端的溫度相同,則整個熱電偶回路中產(chǎn)生的總的熱電勢是不變的,這種現(xiàn)象稱為中間導(dǎo)體效應(yīng),可以通過簡單的推導(dǎo)得到。   由此,我們得到了實(shí)際使用的熱電偶原型如下圖所示,采用兩種不同金屬相連構(gòu)成測溫點(diǎn)(通常稱為“熱端”),另一端分別接銅線引到號調(diào)理電路,熱電偶金屬和銅走線之間的兩個接合點(diǎn)溫度相同,為參考點(diǎn)(通常稱為“冷端”)。   在參考點(diǎn)和產(chǎn)生的電壓取決于測量點(diǎn)和參考點(diǎn)兩處的溫度,由前面所講的熱電偶測量原理可以知道,在使用過程中需要知道參考點(diǎn)的溫度才能獲得測量點(diǎn)的準(zhǔn)確溫度讀數(shù)。   熱電偶的特點(diǎn)   1.優(yōu)點(diǎn)   ? 溫度范圍廣,熱電偶測溫電路采用不同類型的熱電偶,測量范圍可達(dá)-200 到+2500 ,適用于大多數(shù)實(shí)際的溫度范圍。   ? 堅固耐用,熱電偶屬于耐用器件,抗振動沖擊性能好,適用于危險惡劣的環(huán)境。   ? 響應(yīng)快,因?yàn)闊犭娕俭w積小,熱容量小,熱電偶對溫度的響應(yīng)速度很快,尤其是在熱點(diǎn)裸露的情況下。熱電偶可在數(shù)百毫秒內(nèi)對溫度變化作出響應(yīng)。   ? 無自身發(fā)熱,由于熱電偶不需要激勵電源,不會自發(fā)熱,不會因自發(fā)熱而造成測量誤差。   2.缺點(diǎn)   ? 號調(diào)理電路復(fù)雜,將熱電偶的直接輸出電壓轉(zhuǎn)換成可用的溫度讀數(shù),必須進(jìn)行大量的號調(diào)理。一量處理不當(dāng),就會引入誤差,導(dǎo)致測量精度下降。   ? 精度低,除了由于構(gòu)成熱電偶的金屬本身特性導(dǎo)致的熱電偶內(nèi)部固有不確定性外,熱電偶測量精度還依賴于冷端溫度的測量精度,因此熱電偶的測量精度一般在1 到2 。   ? 抗噪性能差,由于熱電偶直接輸出電壓號量級較小,當(dāng)測量環(huán)境周圍存在雜散電場或磁場時,可能會引起問題,根據(jù)使用環(huán)境的要求,可能需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。   ? 易受腐蝕,因?yàn)闊犭娕加蓛煞N不同的金屬構(gòu)成,在某些工況下,長時間使用造成腐蝕,所以根據(jù)使用條件的不同,可能需要保護(hù)措施。   3.電路設(shè)計的難點(diǎn)   ? 電壓號太弱,常見的熱電偶類型有J型,K型,T型,在室溫下其靈敏度分別分,這種弱的號在送入ADC之前需要進(jìn)行較高增益的號放大(通常需要100倍左右)。同時,由于號如此弱,為避免被噪聲淹沒,通常采用低通濾波和差分輸入放大的來對號進(jìn)行處理。   ? 參考接合點(diǎn)溫度補(bǔ)償,要得到測量端的 溫度讀數(shù),需要對冷端溫度進(jìn)行測量。冷端溫度測量一般使用另外一種能夠輸出 溫度的,如熱電阻、熱敏電阻、集成測溫IC等,以冷端測溫結(jié)果來對熱電偶的測溫結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。   ? 非線性校正,熱電偶的輸出結(jié)果在非線性非常嚴(yán)重,在不同溫度下靈敏度有很大差異,如下圖為三種典型熱電偶的溫度特性曲線,在實(shí)際使用中需要對輸出結(jié)果進(jìn)行非線性校正。常用的非線性校正的方法有:模擬電路補(bǔ)償、分段線性化、查表、高階擬合等。zyclxmzsw




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