擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的冷端補(bǔ)償分析新步驟

概述：5月11日-上海自動(dòng)化儀表廠擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的冷端補(bǔ)償
?上自儀股份對(duì)?。簲U(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的冷端補(bǔ)償分析

根據(jù)式（2）可知， 擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件必須經(jīng)過(guò)冷端溫度補(bǔ)償才能獲得被測(cè)介質(zhì)實(shí)際溫度對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)，根據(jù)此熱電勢(shì)才能計(jì)算出真實(shí)的溫度值。顯然，冷端溫度的精度會(huì)影響到擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的測(cè)量精度，若冷端溫度測(cè)量誤差較大，會(huì)造成熱電偶的測(cè)量溫度值誤差較大。冷端溫度補(bǔ)償目前常用的方法有3 種。
（1）直接測(cè)量冷端擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件溫度法
        冷端溫度值直接采用溫度傳感器測(cè)量，測(cè)溫儀表一般采用擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件測(cè)量冷端溫度， 然后利用式（2）獲得最終的實(shí)際溫度對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)，最后利用線性化處理方法，獲得實(shí)際溫度值。
（2）電橋補(bǔ)償法
        電橋補(bǔ)償法是利用擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度不在0 ℃時(shí)引起的熱電勢(shì)變化值。使用補(bǔ)償電橋時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①不同分度號(hào)的熱電偶要配用與熱電偶同型號(hào)的補(bǔ)償電橋；
②補(bǔ)償電橋與擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件、電源和測(cè)量?jī)x表連接時(shí)，要接線正確，特別是電源正、負(fù)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(bǔ)償?shù)?/span>擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件芯片
        集成冷端補(bǔ)償?shù)男酒饕ň?/span>擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件放大器和熱電偶AD 轉(zhuǎn)換器。
        例如AD8495 是一款集成冷端補(bǔ)償?shù)木?/span>擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件放大器，內(nèi)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(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的長(zhǎng)引線可能拾取的共模噪聲。針對(duì)K 型熱電偶作了預(yù)校準(zhǔn)，只適合于擴(kuò)孔鉆機(jī)床元件測(cè)量。
        MAX31855 是一款集成冷端補(bǔ)償?shù)腁D 轉(zhuǎn)換器，器件輸出14 位帶符號(hào)數(shù)據(jù)，SPI 接口，轉(zhuǎn)換器的溫度分辨率為0.25 ℃， 具有擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件開(kāi)路檢測(cè)功能，以及擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件對(duì)GND 或VCC 短路檢測(cè)功能。每款芯片只針對(duì)某一類型的擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件測(cè)量，其靈活性不夠。

4.2擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件 的冷端補(bǔ)償優(yōu)化方法
        冷端補(bǔ)償采用電橋補(bǔ)償法實(shí)現(xiàn)， 其靈活性不夠， 不同熱電偶需要配與擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件同型號(hào)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(duì)直流電源的精度要求比較高，基于以上缺點(diǎn)，目前電橋補(bǔ)償法很少使用。
        集成冷端補(bǔ)償?shù)臒犭娕疾杉酒膬?yōu)點(diǎn)是集成冷端補(bǔ)償，芯片體積小，具有熱電偶開(kāi)短路檢測(cè)功能，但是其轉(zhuǎn)換精度由芯片本身決定，只針對(duì)某一類型熱電偶作了冷端補(bǔ)償預(yù)校準(zhǔn)，系統(tǒng)不能通過(guò)軟件來(lái)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(bǔ)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(zhuǎn)換成某一類型熱電偶在該冷端溫度下的熱電勢(shì)，系統(tǒng)利用式（2）實(shí)現(xiàn)了冷端補(bǔ)償，并且系統(tǒng)可以通過(guò)程序設(shè)置測(cè)溫儀表采集某一類型的擴(kuò)孔鉆機(jī)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(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件信號(hào)采集。

5 　結(jié)　果：
        綜上所述，熱電偶信號(hào)二次元件端采集精度主要取決于3 個(gè)方面的因素，包括擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件信號(hào)采集電路，擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件 信號(hào)的線性化以及擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的冷端補(bǔ)償。任何一個(gè)因素處理不當(dāng)都會(huì)影響到熱電偶信號(hào)采集的精度， 本文通過(guò)以上3 個(gè)方面給出的優(yōu)化方法，可以極大地提高擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件信號(hào)二次元件端的采集精度，從而提高擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件的測(cè)溫精度。隨著集成電路的高速發(fā)展，集成冷端補(bǔ)償、高共模抑制能力、高精度、抗干擾能力強(qiáng)、可配置為多種類型擴(kuò)孔鉆機(jī)床熱電偶元件測(cè)量的AD 轉(zhuǎn)換器以后會(huì)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。