专利名称：热电偶冷端温度补偿电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热电偶测温的补偿电路。
在本实用新型作出之前，工业上应用最广泛的热电偶冷端(或称参比端)温度补偿电路，是采用补偿电桥电路。其电路组成为一不平衡电桥串接在热电偶冷端与相应的输出端之间，输出端也就是仪表的测量端。该电桥的三个桥臂是固定电阻，另一桥臂是一温度系数较大的感温电阻，电桥需用一恒压源供电。当电桥的电压输出随冷端温度变化与配用的热电偶的热电特性相同时，就可以自动补偿热电偶冷端的温度。但是，当测量仪表需要远离热电偶时，补偿电桥电路就显露出下述缺陷①通常是将热电偶的冷端用补偿导线延伸到测量仪表接线端子上，然后再用补偿电桥电路补偿接线端子附近的温度。因采用了价格较高的补偿导线，使得测温成本很高；同时因补偿导线存在一定的电势误差，对测温精度有一定影响。②若不使用补偿导线，将补偿电桥置于远离测量仪表的热电偶冷端，而为电桥供电的恒压源通常应由测量仪表提供，则热电偶与测量仪表的连接必然不止两根普通导线，使连接复杂化，难以在工业上实施。
本实用新型的目的是提供一种热电偶冷端温度补偿电路，使用该电路不但可以在不用补偿导线的情况下实施远离测量仪表的热电偶测温，而且电路简单，可实施性好。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的在包括热电偶、以及热电偶与输出端普通连接导线的本实用新型中，其结构要点是在热电偶冷端的正端或负端与相应的输出端之间串接了一只与冷端温度保持一致的补偿电阻；在输出端之间设置了一只恒流源，恒流源与导线的接点即为输出端。上述补偿电阻在零度时的阻值为100Ω～100KΩ，该电阻在冷端工作温度范围内的平均温度系数为(10-4～10-2)1/℃和-(10-4～10-2)1/℃。实施时，根据不同分度号及冷端的工作温度范围，恒流源电流I应满足I＝S(αR0)-1，其中S为该分度号热电偶在冷端的工作温度范围内的平均塞贝克系数，R0为零度时补偿电阻的阻值，α为补偿电阻在冷端工作温度范围内的平均温度系数。上述结构的工作原理是电流流经补偿电阻产生压降，冷端温度变化时该压降变化值与该热电偶对应温度下电势变化值相同，输出端的电势与冷端温度无关，从而达到自动补偿冷端温度的目的。
本实用新型与现有技术相比，由于将恒压源改为恒流源，使得补偿电阻能很方便地串接于远离测量仪表的热电偶冷端；测量仪表、恒流源仅需两根普通导线与热电偶连接。不但可以在不用补偿导线延伸热电偶冷端的情况下实现热电偶的测温，而且简化了测量电路，特别适用于远距离热电偶测温。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步介绍
图1为本实用新型实施例的电路原理图。
图2为图1中补偿电阻R的一种等效电阻的内部组成电路。
图1所描述的电路包括一热电偶WR，补偿电阻R串接于热电偶冷端的正端B，热电偶冷端的负端E和补偿电阻R的另一端C分别通过普通导线EF和普通导线CD与恒流源A相连接，恒流源与导线的接点D、F即为输出端。测量时，用仪表测出该输出端的电势即可达到测温目的。
本实用新型的实施中，补偿电阻R其零度时的阻值R0的范围是100Ω～100KΩ，在冷端工作温度范围内的平均温度系数的范围是(10-4～10-2)1/℃和-(10-4～10-2)1/℃；优选为R0的范围是500Ω～10KΩ，α的范围是(5×10-4～5×10-3)1/℃和-(5×10-4～5×10-3)1/℃。
本实用新型的实施中，根据不同分度号及冷端的工作温度范围，恒流源(A)电流I应满足I＝S(αR0)-1，I为负值时，即意味着电流的实际流向与图1所描述的箭头方向相反。
在下述各分度号的实施中，本实用新型所述的输出端电势减去IR。所得差值即为热电偶工作端温度对应的电势。
分度号K，冷端的工作温度范围0～100℃，S＝40.96μV/℃，电阻R。为200Ω，平均温度系数α为3.85×10-31/℃，铂电阻，电流I＝53.18μA，补偿精度小于1.8℃。
分度号S，冷端的工作温度范围0～70℃，S＝6.17μV/℃，电阻R0为2336.5Ω，平均温度系数α为4.28×10-31/℃，铜电阻，电流I＝0.617μA，补偿精度小于2.5℃。
分度号E，冷端的工作温度范围0～100℃，S＝63.17μV/℃，电阻R0为40KΩ，平均温度系数α为4×10-41/℃，铜镍合金电阻，电流I＝3.948μA，补偿精度小于2.5℃。
图1中，电阻R0也可以采用不同形式的等效电阻来替代。图2示出了一种等效电阻内部电路。电阻R2和热敏电阻RT串接后与电阻R1并联。电阻R1、R2为固定电阻，R1＝6KΩ，R2＝2KΩ；电阻RT为负温度系数的热敏电阻，型号为MF11，材料常数为1500°K，25℃时的阻值为10KΩ。该电路的等效电阻为R0＝4.491KΩ，α＝-4.132×10-31/℃；当分度号为T时，冷端的工作温度范围为0～50℃，S＝40.70μV/℃，电流I＝-2.193μA，补偿精度小于2℃。
权利要求1.一种热电偶冷端温度补偿电路，主要包括热电偶(WR)，以及热电偶至输出端的普通连接导线(CD、EF)，其特征是在热电偶(WR)冷端的正端(B)或负端(E)与相应的输出端(D或F)之间串接了一只和冷端温度保持一致的补偿电阻(R)；在输出端(D、F)之间设置了一只恒流源(A)；补偿电阻(R)在零度时的阻值为100Ω～100KΩ，在冷端工作温度范围内的平均温度系数为(10-4～10-2)1/℃和-(10-4～10-2)1/℃；恒流源(A)的电流应满足I＝S(αR0)-1。
2.根据权利要求1所述热电偶冷端补偿电路，其特征是补偿电阻在零度时的阻值优选为500Ω～10KΩ，补偿电阻在冷端工作温度范围内的平均温度系数优选为(5×10-4～5×10-3)1/℃和-(5×10-4～5×10-3)1/℃。
专利摘要本实用新型公开了一种热电偶冷端温度补偿电路。其主要特征是在热电偶冷端的正端或负端与相应的输出端之间串接了一只和冷端温度保持一致的补偿电阻；在输出端之间设置了一只恒流源。恒流源产生的电流流经补偿电阻时，产生的压降随冷端温度变化与该热电偶的热电特性相匹配，就可完全补偿冷端温度对测温的影响。本实用新型不但能在不用补偿导线的情况下实现测温，而且连接更为简化，特别适用于远距离热电偶测温。
文档编号G01K7/13GK2234085SQ9521870
公开日1996年8月28日 申请日期1995年8月8日 优先权日1995年8月8日
发明者胡渭标 申请人:胡渭标