數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償設計和分析

張賢

無錫市計量測試院 江蘇無錫 214101

數字溫度顯示調節儀有廣泛的應用，用于制造和生活的各個方面。目前，其中采用熱電偶輸入在數字溫度顯示調節儀中使用的頻率較高，這也要求我們對數字溫度顯示儀做的更加精確。在理想情況下，數字溫度顯示調節儀的溫度端保持在0°C。在各種理論研究中，我們認為各類熱電偶的分度表中記錄的值應以0℃為標準溫度。

1 數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償定義及分類

冷端溫度補償即為了減少熱電偶的熱電勢差的誤差而進行的補償措施。冷接溫度補償方法有冷端溫度修正法、補償線法、電橋補償法和機械零法等，上述幾種補償常被用于熱電偶和動態顯示裝置組件的溫度測量系統，冷端溫度的變動對環境的影響很大。內置自動電子電位計和溫度計等溫度發射器電路的冷端補償電路，是內置數字溫度顯示調節儀的補償方法。數字溫度顯示儀的原理與基本結構如下圖所示[1-2]。

2 數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償方法

2.1 導線補償方法

在實際的工業生產和生活需要中，指示器往往不能安裝在測量對象的旁邊，而是用其他導線延伸熱電偶，使熱電偶在較遠的地方進行測量。當數字溫度顯示調節儀冷端溫度高,數字溫度顯示調節儀冷端補償可以使用擴展線,這條線應該處在一定溫度范圍內。

2.2 橋梁補償法

選擇合適的電橋，在電橋臂上設置與數字溫度顯示調節儀冷端相同的電阻。平衡的冷端溫度是恒定的,這座電橋周圍的溫度變化,應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，就會由一端向另一端進行補償。

2.3 軟件處理方法

采用硬件處理數字溫度顯示調節儀冷端不方便的情況下，可以用計算機對冷端溫度進行校正。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常數。如果測量值經常變化，可以通過一些操作進行校正，提高精度。

3 數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償設計的特點

現有的數字溫度顯示調節儀進行測量的結果直接由9～12位的二進制數字信號輸出,可以轉換成模擬信號輸出檢驗輸出是否正確。電腦的直接識別不僅是有利的,而且它信息的傳播方式和裝置也很簡單,省去了很多不必要的裝置[3]。

數字溫度顯示調節儀的特定使用應遵循一定的程序和操作規則，主機控制溫度轉換必須有一定的程序和方法。首先是對數字溫度顯示調節儀進行復位，這是讀取和寫入初始條件，只有在復位成功之后，ram才能發送命令。

數字溫度傳感器輸出數字量反映了數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償效果,利用單片機芯片讀取數據讀取記憶單元，之后將兩端的熱電偶輸出放大并過濾。根據溫度的公式計算應由a/d轉換器輸入并控制的熱電偶的冷端溫度的實際輸出熱電電勢EAB(t)。此外，數字溫度顯示調節儀無需連接其他電路，使用方便，可進行溫度檢測和a/d轉換，轉換時間短，耗電量低，可滿足各種領域的溫度測量要求。

4 數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償設計分析

如何更準確、更科學地測量溫度，關系到很多生產過程和生產過程的重要因素，對生產效果有著很大的影響。在很多制造工序中，實測溫度的精度至少要求在0.5℃以上。這些新要求對傳統的冷端補償方法提出了嚴峻的挑戰，不能滿足實際需求。因此，在現有數字溫度顯示調節儀的基礎上開發的新型數字溫度顯示調節儀具有體積更小、結果更準確、傳輸距離更長的應用價值。

該數字溫度顯示調節儀不僅解決了熱電偶的高精度冷端補償，而且結果更加可靠，可以直接進行計算機輸出。這些優點和特點給使用單位帶來了很大的收益。隨著技術的不斷進步和發展，數字溫度顯示儀的冷端溫度補償設計也不斷得到完善，未來將會有很大的發展前景[4-5]。

5 數字溫度顯示調節儀的冷端溫度補償設計分析啟示

隨著科學技術的進步，人們越來越重視數字溫度顯示調節儀的精度。數字溫度顯示調節儀在生活中有廣泛的應用。利用中間溫度定律，數字溫度顯示調節儀的冷卻端不需要達到攝氏0度，就可以得到實測值。根據中間導體定律，可以從數字溫度顯示調節儀的冷端溫度第三導體進行測量，因此可以節省貴金屬的使用，對以后的發展會有很好的積極意義。