工業(yè)熱電偶是一種常見的溫度傳感器,因為其能夠穩(wěn)定地工作在高溫、低溫和腐蝕性環(huán)境,因而得到廣泛應(yīng)用。為了保證其準確可靠的溫度測量,必須將熱電偶作為一個整體系統(tǒng),包括傳感器、采集電路和顯示/控制電路等。下面將介紹主要的配套電路。
1. 熱電偶信號放大電路
熱電偶的信號輸出微小,需要放大電路進行輸入信號放大。熱電偶放大電路的普遍結(jié)構(gòu)是運算放大器結(jié)構(gòu),其中熱電偶的輸出電壓變化被差分放大器放大,并放大到可以被處理的電平,然后進行濾波處理和二次放大。常用的差分放大器有單端放大器、雙端放大器、差模放大器等。在熱電偶放大電路中,放大倍數(shù)、溫度補償以及濾波特性是關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)。
2. 熱電偶線性化電路
熱電偶的輸出電壓信號與溫度成正比,但是其特性曲線非線性,需要經(jīng)過線性化處理。線性化電路一般采用反饋電路結(jié)構(gòu),使得輸出電壓與溫度成線性關(guān)系。線性化電路可以使用模擬電路實現(xiàn),也可以使用數(shù)字電路實現(xiàn)。
3. 熱電偶溫度補償電路
熱電偶的輸出電壓與熱電偶材料的類型、溫度梯度和電線材料等參數(shù)相關(guān)。為了消除這些影響,需要進行溫度補償。補償方法有兩種:一是在放大電路中增加溫度補償電路;二是使用補償電路進行熱電偶輸出電壓的減法運算。溫度補償電路通常也采用運算放大器操作實現(xiàn)。
4. 熱電偶濾波電路
熱電偶信號中常包含高頻噪聲和雜波,需要濾波電路進行去除。常用濾波器種類包括低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器等。濾波器可以使用模擬濾波器、數(shù)字濾波器、RC濾波器等實現(xiàn)。
5. 熱電偶放大電路電源穩(wěn)定電路
熱電偶放大電路需要電源電壓,電源穩(wěn)定電路的作用是保證電源電壓穩(wěn)定,防止輸出的應(yīng)力電壓的變化,對溫度測量結(jié)果造成誤差。
6. 熱電偶數(shù)據(jù)處理電路
熱電偶輸出的信號可以由掃描器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器等數(shù)字電路進行處理。因為數(shù)字電路的精度、速度和可靠性都比模擬電路高,因此經(jīng)常使用數(shù)字電路對熱電偶進行處理。
總之,配套電路的作用是提高溫度測量的準確性、可靠性和穩(wěn)定性。熱電偶配套電路的設(shè)計是一個綜合性的課題,需要綜合考慮各方面因素,以滿足工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域的要求。
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