張賢

無(wú)錫市計(jì)量測(cè)試院 江蘇無(wú)錫 214101

數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀有廣泛的應(yīng)用，用于制造和生活的各個(gè)方面。目前，其中采用熱電偶輸入在數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀中使用的頻率較高，這也要求我們對(duì)數(shù)字溫度顯示儀做的更加精確。在理想情況下，數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的溫度端保持在0°C。在各種理論研究中，我們認(rèn)為各類(lèi)熱電偶的分度表中記錄的值應(yīng)以0℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度。

1 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償定義及分類(lèi)

冷端溫度補(bǔ)償即為了減少熱電偶的熱電勢(shì)差的誤差而進(jìn)行的補(bǔ)償措施。冷接溫度補(bǔ)償方法有冷端溫度修正法、補(bǔ)償線法、電橋補(bǔ)償法和機(jī)械零法等，上述幾種補(bǔ)償常被用于熱電偶和動(dòng)態(tài)顯示裝置組件的溫度測(cè)量系統(tǒng)，冷端溫度的變動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響很大。內(nèi)置自動(dòng)電子電位計(jì)和溫度計(jì)等溫度發(fā)射器電路的冷端補(bǔ)償電路，是內(nèi)置數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的補(bǔ)償方法。數(shù)字溫度顯示儀的原理與基本結(jié)構(gòu)如下圖所示[1-2]。

2 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償方法

2.1 導(dǎo)線補(bǔ)償方法

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)和生活需要中，指示器往往不能安裝在測(cè)量對(duì)象的旁邊，而是用其他導(dǎo)線延伸熱電偶，使熱電偶在較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀冷端溫度高,數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀冷端補(bǔ)償可以使用擴(kuò)展線,這條線應(yīng)該處在一定溫度范圍內(nèi)。

2.2 橋梁補(bǔ)償法

選擇合適的電橋，在電橋臂上設(shè)置與數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀冷端相同的電阻。平衡的冷端溫度是恒定的,這座電橋周?chē)臏囟茸兓?應(yīng)該和橋臂電阻熱電偶的冷端有相同的變化,如果橋兩端的平衡被破壞了，就會(huì)由一端向另一端進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3 軟件處理方法

采用硬件處理數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀冷端不方便的情況下，可以用計(jì)算機(jī)對(duì)冷端溫度進(jìn)行校正。例如，在冷端溫度不是零而是確定的情況下，可以在樣品后加一個(gè)常數(shù)。如果測(cè)量值經(jīng)常變化，可以通過(guò)一些操作進(jìn)行校正，提高精度。

3 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

現(xiàn)有的數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果直接由9～12位的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出,可以轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出檢驗(yàn)輸出是否正確。電腦的直接識(shí)別不僅是有利的,而且它信息的傳播方式和裝置也很簡(jiǎn)單,省去了很多不必要的裝置[3]。

數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的特定使用應(yīng)遵循一定的程序和操作規(guī)則，主機(jī)控制溫度轉(zhuǎn)換必須有一定的程序和方法。首先是對(duì)數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀進(jìn)行復(fù)位，這是讀取和寫(xiě)入初始條件，只有在復(fù)位成功之后，ram才能發(fā)送命令。

數(shù)字溫度傳感器輸出數(shù)字量反映了數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償效果,利用單片機(jī)芯片讀取數(shù)據(jù)讀取記憶單元，之后將兩端的熱電偶輸出放大并過(guò)濾。根據(jù)溫度的公式計(jì)算應(yīng)由a/d轉(zhuǎn)換器輸入并控制的熱電偶的冷端溫度的實(shí)際輸出熱電電勢(shì)EAB(t)。此外，數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀無(wú)需連接其他電路，使用方便，可進(jìn)行溫度檢測(cè)和a/d轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間短，耗電量低，可滿(mǎn)足各種領(lǐng)域的溫度測(cè)量要求。

4 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)分析

如何更準(zhǔn)確、更科學(xué)地測(cè)量溫度，關(guān)系到很多生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程的重要因素，對(duì)生產(chǎn)效果有著很大的影響。在很多制造工序中，實(shí)測(cè)溫度的精度至少要求在0.5℃以上。這些新要求對(duì)傳統(tǒng)的冷端補(bǔ)償方法提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。因此，在現(xiàn)有數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新型數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀具有體積更小、結(jié)果更準(zhǔn)確、傳輸距離更長(zhǎng)的應(yīng)用價(jià)值。

該數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀不僅解決了熱電偶的高精度冷端補(bǔ)償，而且結(jié)果更加可靠，可以直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸出。這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)給使用單位帶來(lái)了很大的收益。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，數(shù)字溫度顯示儀的冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)也不斷得到完善，未來(lái)將會(huì)有很大的發(fā)展前景[4-5]。

5 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)分析啟示

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越重視數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的精度。數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀在生活中有廣泛的應(yīng)用。利用中間溫度定律，數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷卻端不需要達(dá)到攝氏0度，就可以得到實(shí)測(cè)值。根據(jù)中間導(dǎo)體定律，可以從數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀的冷端溫度第三導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)量，因此可以節(jié)省貴金屬的使用，對(duì)以后的發(fā)展會(huì)有很好的積極意義。