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热电偶测量解决方案:针对准确性和灵活性进行了优化

来源:发表时间:2018-11-10

    下图显示了用于测量具有高精度的J型,K型或T型热电偶的示意图。该电路包括一个用于测量小信号热电偶电压的高精度ADC和一个用于测量参考结温度的高精度温度传感器。两个器件均使用外部微控制器的SPI接口进行控制。


    这种配置如何满足前面提到的信号调理要求?


    消除噪声并放大电压:图中详细显示的AD7793(高精度,低功耗模拟前端)用于测量热电偶电压。澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂热电偶输出在外部滤波,并连接到一组差分输入AIN1(+)和AIN1( - )。然后,信号通过多路复用器,缓冲器和仪表放大器(用于放大小热电偶信号)和ADC(将信号转换为数字信号)进行路由。



    补偿参考结温:该ADT7320,如果放在足够接近参考结,可准确测量的基准结温度,以±0.2℃,在-10℃至+ 85℃。片上温度传感器产生与绝对温度成比例的电压,该电压与内部参考电压进行比较并应用于精密数字调制器。调制器的数字化结果更新了16位温度值寄存器。然后,可以使用SPI接口从微控制器读回温度值寄存器,并结合ADC的温度读数进行补偿。



    正确的非线性: ADT7320在整个额定温度范围(-40°C至+ 125°C)内提供出色的线性度,无需用户进行校正或校准。因此,其数字输出可以被认为是参考结状态的精确表示。


    为了确定实际的热电偶温度,必须使用美国国家标准与技术研究院(NIST)提供的公式将该参考温度测量值转换为等效的热电电压。然后将该电压加到AD7793测量的热电偶电压上; 然后再次使用NIST方程将求和转换回热电偶温度。


    处理绝缘和接地热电偶:图显示了带有暴露尖端的热电偶。这提供了最佳的响应时间,但相同的配置也可以与绝缘尖端热电偶一起使用。


    表总结了使用NIST数据的基于App的参考结测量解决方案的性能:



    结论

    上自仪三厂热电偶在很宽的温度范围内提供稳定的温度测量,但由于设计时间和精度之间需要权衡,它们通常不是温度测量的首选。本文提出了解决这些问题的经济有效的方法。


    这种解决方案提供最高精度的测量,并且还可以使用各种热电偶类型。基于App的参考结补偿技术,它依赖于高精度ADT7320数字温度传感器,提供比迄今为止可实现的更精确的参考结补偿测量。ADT7320经过完全校准,额定温度范围为-40°C至+ 125°C。完全透明,与传统的热敏电阻或热电阻传感器测量不同,它既不需要在电路板组装后进行昂贵的校准步骤,也不会消耗具有校准系数或线性化程序的处理器或存储器资源。仅消耗微瓦功率,它避免了自热问题,破坏了传统电阻传感器解决方案的准确性。


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