本发明涉及一种热电偶温度线性化方法。
背景技术：
：：目前的常用热电偶分度号有10种——K、J、E、T、N、R、S、B、Wre3、Wre5，在各种温度变送器、温控器、温度显示仪当中都需要采集热电偶传感器信号，并将其转换成对应的温度信号，将温度值显示出来来变送成其他电流电压信号。常用的线性化方法有两种：查表法和公式法。查表法的优点是速度快，缺点是误差大；公式法的优点是计算误差小、精度高，缺点是计算复杂，以GB/T16839.1－1997附录B中R型热电偶的公式为例，多项式最高10次方，一共需要20次浮点运算，因为最高阶次为10次方，为保证精度还需要采用双精度浮点数，一般的微控制器完成不了。技术实现要素：针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种热电偶温度线性化方法，其将查表法和公式法的结合起来，既满足计算精度要求，也满足计算速度要求；具有运算时间短、计算误差小的优点。为实现上述目的，本发明提供了一种热电偶温度线性化方法，包括如下步骤：S1：将热电偶进行输入标定处理，获取热电偶的电势值为0mV时，对应的数字量AD0；获取热电偶的电势值为100mV时，对应的数字量AD100；并将数字量AD0、AD100储存至微控制器中；S2：获取热电偶的实时电势值对应的实时数字量ADi，并将实时数字量ADi发送至微控制器；S3：微控制器通过公式：V＝(ADi－AD0)*100/(AD100－AD0)，计算出热电偶的实时电势值V；S4：微控制器根据热电偶的实时电势值V和线性化公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)，计算得到该实时电势值V对应的实时温度值T；其中，系数a、b、c、d、e根据实时电势值V确定。与现有技术相比，本发明公开的热电偶温度线性化方法，其将查表法和公式法的结合起来，既满足计算精度要求，也满足计算速度要求；具有运算时间短、计算误差小的优点。根据本发明另一具体实施方式，步骤S2包括如下步骤：S21：获取热电偶的实时电势值，并通过信号放大器将热电偶的实时电势值进行放大处理，并将经放大处理的实时电势值发送至AD转换单元；S22：通过AD转换单元得到实时电势值对应的实时数字量ADi，并将实时数字量ADi发送至微控制器；根据本发明另一具体实施方式，线性化公式的确定包括如下步骤：A、根据热电偶的分度号，确定热电偶的最大量程，及热电偶的分度表；B：将热电偶的最大量程平均分为四个区间，分别为第一区间、第二区间、第三区间、第四区间；确定四个区间的端点温度值；根据热电偶的分度表，确定端点温度值对应的端点电势值；且建立一维表格存放端点电势值；C：确定每一区间对应的系数；其中，第一区间的系数为a1、b1、c1、d1、e1；第二区间的系数为a2、b2、c2、d2、e2、第三区间的系数为a3、b3、c3、d3、e3、第四区间的系数为a4、b4、c4、d4、e4；且建立二维表格存放各区间对应的系数；D：将一维表格和二维表格存储至微控制器。根据本发明另一具体实施方式，步骤S4进一步包括如下步骤：S41：通过微控制器，比较实时电势值V与一维表格中的各端点电势值，确定实时电势值V所对应的区间、S42：根据实时电势值V所对应的区间、及二维表格，确定实时电势值V所对应的区间的系数；S43：通过微控制器，并根据实时电势值、实时电势值V所对应的区间的系数a、b、c、d、e、及公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)，计算得到该实时电势值V对应的实时温度值T。根据本发明另一具体实施方式，步骤C包括如下步骤：C1：将第一区间平均分为五个子区间；确定五个子区间的子端点温度值；根据热电偶的分度表，确定子端点温度值对应的子端点电势值；C2：将各子端点温度值、及个子端点电势值进行数据处理，得到第一区间的系数a1、b1、c1、d1、e1。根据本发明另一具体实施方式，步骤C2后进一步包括步骤C3：重复步骤C1－C2，依次得到第二区间的系数为a2、b2、c2、d2、e2、第三区间的系数为a3、b3、c3、d3、e3和第四区间的系数为a4、b4、c4、d4、e4。根据本发明另一具体实施方式，在步骤B中，将各端点温度值和各端点电势值采用TableCurve2D进行数据处理，得到线性化公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)。根据本发明另一具体实施方式，在步骤C2中，数据处理采用TableCurve2D进行处理。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。附图说明图1是实施例1提供的热电偶温度线性化方法的流程图。具体实施方式实施例1参见图1，是本实施例提供的热电偶温度线性化方法的流程图。该方法包括步骤：S1：将热电偶进行输入标定处理，获取热电偶的电势值为0mV时，对应的数字量AD0；获取热电偶的电势值为100mV时，对应的数字量AD100；并将数字量AD0、AD100储存至微控制器中。S2：获取热电偶的实时电势值对应的实时数字量ADi，并将实时数字量ADi发送至微控制器。步骤S2包括如下步骤：S21：获取热电偶的实时电势值，并通过信号放大器将热电偶的实时电势值进行放大处理，并将经放大处理的实时电势值发送至AD转换单元。S22：通过AD转换单元得到实时电势值对应的实时数字量ADi，并将实时数字量ADi发送至微控制器。S3：微控制器通过公式：V＝(ADi－AD0)*100/(AD100－AD0)，计算出热电偶的实时电势值V。S4：微控制器根据热电偶的实时电势值V和线性化公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)，计算得到该实时电势值V对应的实时温度值T；其中，系数a、b、c、d、e根据实时电势值V确定。具体的，线性化公式的确定包括如下步骤：A、根据热电偶的分度号，确定热电偶的最大量程，及热电偶的分度表。B：将热电偶的最大量程平均分为四个区间，分别为第一区间、第二区间、第三区间、第四区间；确定四个区间的端点温度值；根据热电偶的分度表，确定端点温度值对应的端点电势值；且建立一维表格存放端点电势值。在该步骤中，将各端点温度值和各端点电势值采用TableCurve2D进行数据处理，得到线性化公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)。C：确定每一区间对应的系数；其中，第一区间的系数为a1、b1、c1、d1、e1；第二区间的系数为a2、b2、c2、d2、e2、第三区间的系数为a3、b3、c3、d3、e3、第四区间的系数为a4、b4、c4、d4、e4；且建立二维表格存放各区间对应的系数。D：将一维表格和二维表格存储至微控制器。具体的，步骤C包括步骤C1－C3：C1：将第一区间平均分为五个子区间；确定五个子区间的子端点温度值；根据热电偶的分度表，确定子端点温度值对应的子端点电势值。C2：将各子端点温度值、及个子端点电势值进行数据处理，得到第一区间的系数a1、b1、c1、d1、e1。在该步骤中，数据处理采用TableCurve2D进行处理。C3：重复步骤C1－C2，依次得到第二区间的系数为a2、b2、c2、d2、e2、第三区间的系数为a3、b3、c3、d3、e3和第四区间的系数为a4、b4、c4、d4、e4。步骤S4包括步骤S41－S43：S41：通过微控制器，比较实时电势值V与一维表格中的各端点电势值，确定实时电势值V所对应的区间、S42：根据实时电势值V所对应的区间、及二维表格，确定实时电势值V所对应的区间的系数；S43：通过微控制器，并根据实时电势值、实时电势值V所对应的区间的系数a、b、c、d、e、及公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)，计算得到该实时电势值V对应的实时温度值T。本实施例中，在确定待测热电偶的线性化公式，并将与该线性化公式的相关数据：即一维表格和二维表格存储至微控制器后，即可实时获取该待测热电偶的实时电势值、并根据该实时电势值、采用线性化公式计算得到对应的实时温度值。具体工作流程为：热电偶信号先经过放大单元进行放大处理，然后由A/D单元转换成数字量，再由微控制器进行线性化处理，将其转换成对应的温度值，最由其他单元进行显示或转换成标准电流、电压信号。举例说明：以K型热电偶举例，其最大量程是－270－1370℃，为提高精度，首先将其平均分为4个区间：第一区间(－270，140℃)、第二区间(140，550℃)、第三区间(550，960℃)、第四区间(960，1370℃)。然后分别确认每个区间的系数；将每个区间再平均分为5段，例如将第一区间(－270－140℃)分为5个区间得到子温度端点值：－270℃、－188℃、－106℃、－24℃、58℃、140℃，查GB/T16839.1－1997中表格——“K型(镍铬/镍铝)电动势－温度关系”得到这几个温度值的电势值，即子电势端点值分别为－6.458mV、－5.695mV、－3.734mV、－0.930mV、2.354mV、5.735mV。再将各子温度端点值和各子电势端点值(单位：mV)输入TableCurve2D软件中，软件会自动推荐公式，通过对比，发现公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)的精度较高，浮点运算的工作量较少。因此，选定了该公式。选定了公式后，其系数a，b，c，d，e也是软件自动确定的。线性化表格数据：为每一种分度号建两个表格，还是以K型热电偶举例。首先建立一个一维表格存放端点温度值－270℃、140℃、550℃、960℃、1370℃对应的端点电势值(单位：mV)，即table＿k1＝{－6.458，5.735，22.776，39.708，54.819}；再建立一个二维表格存放每一段的线性化数据table＿k2[4][5]＝{(a1，b1，c1，d1，e1)，(a2，b2，c2，d2，e2)，(a3，b3，c3，d3，e3)，(a4，b4，c4，d4，e4)}。其上，a1，b1，c1，d1，e1对应第一区间(－270，140℃)，a2，b2，c2，d2，e2对应第二区间(140，550℃)，a3，b3，c3，d3，e3对应第三区间(550，960℃)，a4，b4，c4，d4，e4对应第四区间(960，1370℃)。计算温度值：以K型热电偶举例，假设在步骤S3中计算出热电偶的实时电势值V＝41.276mV，首先将热电偶的实时电势值V与表格table＿k1各端点温度值的数据进行比较，由于V在39.708－54.819mV之间，确定该热电偶的实时电势值V＝41.276mV处于第四区间；则采用表格table＿k2中的第四区间的系数a4，b4，c4，d4，e4进行计算，将V和a4，b4，c4，d4，e4代入S4的线性化公式T＝(a+cV+eV2)/(1+bV+dV2)中计算，得出T＝1000.0℃。本实施例提供的热电偶温度线性化方法，只需要做9次浮点运算，因为最高阶次为二次方，用单精度浮点数就能满足，因此大多数微控制器都能轻松完成。该方法将查表法和公式法的结合起来，既满足计算精度要求，也满足计算速度要求；具有运算时间短、计算误差小的优点。虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3