天康热电偶是一种常用的温度传感器,是利用热电效应,并根据冷热端温度差产生的热电动势测量温度,且具有测量精度高、构造简单、使用方便等优点。在测温仪表中得到了广泛应用。通用的冷端补偿方法由于其结构复杂,噪声大,线性度差会对测量结果造成较大的影响。
其中R1,R2,R3的阻值相等,用温度系数近似为零的锰铜制造,即其阻值不随温度的变化而变化,而Rt用热电阻PT1000,其与热电偶冷端处于同一温度场中,其阻值随温度变化而变化,温度升高,阻值增加当冷端温度为零时R1=R3=R2=R1,可使得电桥的输出为零,若冷端温度升高,会使得热电偶的热电势减小而带来测量误差,但此时PT1000的阻值也会随温度升高而增加,则补偿电桥失去平衡,输出值不为零,电桥输出量的变化值与热电偶热电势变化量相等,且二者变化方向相反,则二者相互抵消使总输出量的大小不随冷端温度的变化而变化。
实验数据记录
实验过程中用毫伏电压发生器模拟K型热电偶热电势,在电路板上完成A/D转换后,通过MCU上传上位机,由上位机将A/D值换算为温度并显示。
这种方法对R1,R2,R3的精度要求很高,且V+的噪声,温漂要小,稳定性要高,为达到实验要求需要使电桥电流为一个合适值,调试难度高。在进行多路测量时,需要布置多路装置,结构较为复杂。
在长方体铝块的横向中轴线上依次等距打出3个通孔,并沿横向中轴线切开。在之后的接线过程中将两根补偿导线压如左右两个通孔,中间的通孔压入热电阻PT1000。在压入过程中为保证热传导的均匀性,热电阻和补偿导线的直径要一致且与补偿块充分接触,绝缘材料要相同。
补偿电路设计
热电偶通过补偿导线接到仪表箱内的补偿块之后再通过Cu导线连接箱内电路板。补偿块与热电偶冷端处于仪表箱内。PT1000用于测量仪表箱内温度To,Tc是仪表箱外的环境温度。