一种在复杂电磁环境下的温度传感系统的制作方法

本发明涉及一种温度测量技术，尤其是一种在复杂电磁环境下的温度传感系统。

背景技术：

随着工业生产水平的不断发展，温度测量技术也在逐渐成为技术水平的一项重要指标。不论是工农业中的普通生产，还是国防、航空航天这种需要对温度进行精准控制的领域，对温度测量值的精确了解越来越有必要。

随着工业测量技术的进一步发展，传统温度测量已经逐渐无法满足工业应用的实际需求，特别是在复杂电磁环境当中传统温度测试的精确性存在着较大的问题，同时也会对温度测量带来较大的干扰。

热电偶作为温度测量中的重要器件，一直因为准确度较高受到青睐。但是在复杂电磁环境下对温度的测量中，由于装置的固定性，很难直接完成对温度的一次性准确测量。同时，由于结构简单，热电偶测量电路自身或者复杂电磁环境被测场产生的强烈干扰很可能会对热电偶的测量过程造成较大的影响，这也会进一步导致到热电偶测量的准确性和测量数值的可信度不高。

为了更好地完成对动态温度的准确测量，需要对传统的热电偶测量装置进行进一步的改进，从而完成更加精确和完整的温度测量。

技术实现要素：

发明目的：提供一种在复杂电磁环境下的温度传感系统，以解决上述问题。

技术方案：一种在复杂电磁环境下的温度传感系统，包括高精度电源单元、温度检测单元、电磁干扰抵抗单元和温度补偿单元；

高精度电源单元，主要可以分为供电输出模块和能量管理模块，其特征在于，供电输出模块还包括一种高精度电源电路，通过能量管理模块对电源的电流进行控制，为整个温度传感系统的运行提供合理的能源支持，所述能量管理模块对所述供电电源的电压输出进行优化管理，实现最大可能性的经济化效应；

温度检测单元，包括测温传感器，通过测温传感模块对复杂电磁环境被测场进行温度的测量，测温传感模块对采集到的温度检测数据进行处理，选用热电偶做测温元件，使得测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传；

电磁干扰抵抗单元，包括屏蔽壳体和一种电磁干扰抵抗电路，与测温传感器连接，所述屏蔽壳体根据不同环境选择不同材料，当干扰源的频率低于100khz时，采用高导磁率的铁磁材料来做屏蔽壳体，当干扰源的频率高于100khz时，采用良导体的材料来做屏蔽壳体，对于干扰源为电压时则采用电场屏蔽，当干扰源为电流时则采用磁场屏蔽，保证屏蔽效果；

温度补偿单元，包括温度补偿电路，保证所述电磁干扰抵抗电路在一定的温度变化范围内正常稳定地工作，进而保证在复杂电磁环境下的温度测量的准确性；

高精度电源电路，包括变压器tr1、整流桥br1、稳压集成电路u1、运算放大器u2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电位器rv1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、三极管q1、三极管q2和基准电压源d3，所述变压器tr1的第1引脚接输入电压信号，所述变压器tr1的第2引脚接输入电压信号，所述变压器tr1的第3引脚与所述整流桥br1的第2引脚连接，所述变压器tr1的第4引脚与所述整流桥br1的第3引脚连接，所述整流桥br1的第1引脚与所述电阻r1的一端、所述电容c1的一端、所述稳压集成电路u1的第2引脚、所述电容c2的一端、所述电容c3的一端、所述电容c4的一端、所述三极管q2的发射极、所述电阻r9的一端、所述电阻r7的一端、所述电容c5的一端、所述电位器rv1的第2引脚、所述基准电压源d3的第2引脚和所述基准电压源d3的第3引脚均接地，所述整流桥br1的第4引脚分别与所述电阻r1的另一端、所述电容c1的另一端、所述稳压集成电路u1的第1引脚连接，所述稳压集成电路u1的第3引脚分别与所述电容c2的另一端、所述电容c3的另一端和所述三极管q1的发射极连接，所述三极管q1的基极与所述电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与所述三极管q2的集电极连接，所述三极管q2的基极与所述电阻r8的一端、所述电阻r9的一端连接，所述三极管q1的集电极与所述电容c4的另一端、所述电阻r6的一端、所述电阻r3的一端和所述基准电压源d3的第3引脚均接输出电压信号，所述电阻r3的另一端分别与所述基准电压源d3的第1引脚、所述电位器rv1的第1引脚连接，所述电位器rv1的第3引脚分别与所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端分别与所述电容c5的另一端、所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述运算放大器u2的同相输入端连接，所述运算放大器u2的反相输入端分别与所述电阻r6的另一端、所述电阻r7的另一端连接，所述运算放大器u2的输出端与所述电阻r8的一端连接；

电磁干扰抵抗电路，包括热电偶tc1、运算放大器u3、运算放大器u4、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c6、电容c7、电容c8和电容c9，所述热电偶tc1的负极与所述运算放大器u3的反相输入端连接，所述热电偶tc1的正极与所述电阻r10的一端均接输出电压信号，所述热电偶tc1的cj端与所述电阻r11的一端连接，所述电阻r10的另一端分别与所述电阻r12的一端、所述运算放大器u3的同相输入端连接，所述电阻r11的另一端与所述电阻r12的另一端均接地，所述运算放大器u3的第1引脚接温度补偿信号，所述运算放大器u3的第5引脚与所述电容c6的一端、所述电容c7的一端均接vcc信号，所述电容c6的另一端与所述电容c7的另一端均接地，所述运算放大器u3的第7引脚与所述电容c8的一端、所述电容c9的一端均接vcc信号，所述电容c8的另一端与所述电容c9的另一端均接地，所述运算放大器u3的第4引脚与所述电阻r13的一端连接，所述运算放大器u3的第8引脚与所述电阻r14的一端连接，所述电阻r13的另一端分别与所述电阻r14的另一端、所述运算放大器u4的同相输入端连接，所述运算放大器u4的反相输入端分别与所述运算放大器u4的输出端、所述电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端接地，所述运算放大器u3的第8引脚与所述电阻r15的一端连接，所述电阻r15的另一端接输出温度信号；

温度补偿电路，包括运算放大器u5、运算放大器u6、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电位器rv2、电位器rv3、电容c10和电容c11，所述运算放大器u5的同相输入端分别与所述电阻r17的一端、所述电阻r18的一端、所述电容c10的一端连接，所述电阻r17的另一端接vcc信号，所述电阻r18的另一端与所述电容c10的另一端、所述电容c11的一端、所述电阻r25的一端、所述电阻r27的一端和所述电阻r29的一端均接地，所述运算放大器u5的反相输入端分别与所述运算放大器u5的输出端、所述电阻r19的一端和所述电阻r21的一端连接，所述电阻r19的另一端与所述电阻r20的一端连接，所述电阻r20的另一端分别与所述电容c11的另一端、所述电阻r23的一端连接，所述电阻r21的另一端与所述电阻r22的一端连接，所述电阻r22的另一端分别与所述电位器rv2的第1引脚、所述电位器rv2的第3引脚和所述电阻r24的一端连接，所述电位器rv2的第2引脚与所述电阻r25的另一端连接，所述电阻r23的另一端分别与所述电阻r26的一端、所述运算放大器u6的反相输入端连接，所述电阻r24的另一端分别与所述电阻r27的另一端、所述运算放大器u6的同相输入端连接，所述电阻r26的另一端分别与所述运算放大器u6的输出端、所述电阻r28的一端连接，所述电阻r28的另一端与所述电位器rv3的第1引脚连接，所述电位器rv3的第2引脚与所述电位器rv3的第3引脚、所述电阻r29的另一端均接温度补偿信号。

根据本发明的一个方面，所述稳压集成电路u1型号为7818，起到了前级稳压的作用，所述稳压集成电路u1的输入和输出端分别接入所述电容c1、所述电容c2，以得到纹波很小的直流电压，同时也接入容量较小的所述电容c3，改善负载瞬太响应并抑制器件本身因外电路引发的高频自激。

根据本发明的一个方面，所述基准电压源d3为精密基准电压源lm399，所述运算放大器u2的型号为lm741，所述基准电压源d3为所述运算放大器u2提供基准电压。

根据本发明的一个方面，所述热电偶tc1对复杂电磁环境被测场进行连续的实时温度测量，并将测量数据传递给所述运算放大器u3，通过与温度补偿电路上的温度补偿信号进行修正，保证对在复杂电磁环境下温度的全面测量。

根据本发明的一个方面，所述运算放大器u3的型号为ad8429，组成信号放大电路，放大温度检测信号。

根据本发明的一个方面，所述运算放大器u4的型号为ad5488，组成抑制电磁干扰电路，降低在复杂电磁环境下的电磁干扰。

根据本发明的一个方面，所述运算放大器u5、所述运算放大器u6的型号均为lm741，组成差动放大电路，放大交流信号，减小由于电源波动和随温度变化而引起的零点漂移。

根据本发明的一个方面，所述电位器rv2、所述电位器rv3的型号均为线性电位器，可以校正输出的温度补偿信号。

有益效果：本发明能够解决现有技术中在复杂电磁环境下因为受到较强的电磁干扰时造成的温度的测量数据丢失，通过高精度电源单元对电源的电流进行控制，为整个温度传感系统的运行提供合理的能源支持，实现最大可能性的经济化效应，通过电磁干扰抵抗单元降低复杂电磁环境下的强烈电磁干扰，通过温度补偿电路修正检测数据，保证测温数据的准确。具体将在下文描述。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的系统电路图。

图3是本发明的高精度电源电路图。

图4是本发明的电磁干扰抵抗电路图。

图5是本发明的温度补偿电路图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种在复杂电磁环境下的温度传感系统，包括高精度电源单元、温度检测单元、电磁干扰抵抗单元和温度补偿单元；

高精度电源单元，主要可以分为供电输出模块和能量管理模块，其特征在于，供电输出模块还包括一种高精度电源电路，通过能量管理模块对电源的电流进行控制，为整个温度传感系统的运行提供合理的能源支持，所述能量管理模块对所述供电电源的电压输出进行优化管理，实现最大可能性的经济化效应；

温度检测单元，包括测温传感器，通过测温传感模块对复杂电磁环境被测场进行温度的测量，测温传感模块对采集到的温度检测数据进行处理，选用热电偶做测温元件，使得测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传；

电磁干扰抵抗单元，包括屏蔽壳体和一种电磁干扰抵抗电路，与测温传感器连接，所述屏蔽壳体根据不同环境选择不同材料，当干扰源的频率低于100khz时，采用高导磁率的铁磁材料来做屏蔽壳体，当干扰源的频率高于100khz时，采用良导体的材料来做屏蔽壳体，对于干扰源为电压时则采用电场屏蔽，当干扰源为电流时则采用磁场屏蔽，保证屏蔽效果；

温度补偿单元，包括温度补偿电路，保证所述电磁干扰抵抗电路在一定的温度变化范围内正常稳定地工作，进而保证在复杂电磁环境下的温度测量的准确性；

高精度电源电路，如图3所示，包括变压器tr1、整流桥br1、稳压集成电路u1、运算放大器u2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电位器rv1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、三极管q1、三极管q2和基准电压源d3，所述变压器tr1的第1引脚接输入电压信号，所述变压器tr1的第2引脚接输入电压信号，所述变压器tr1的第3引脚与所述整流桥br1的第2引脚连接，所述变压器tr1的第4引脚与所述整流桥br1的第3引脚连接，所述整流桥br1的第1引脚与所述电阻r1的一端、所述电容c1的一端、所述稳压集成电路u1的第2引脚、所述电容c2的一端、所述电容c3的一端、所述电容c4的一端、所述三极管q2的发射极、所述电阻r9的一端、所述电阻r7的一端、所述电容c5的一端、所述电位器rv1的第2引脚、所述基准电压源d3的第2引脚和所述基准电压源d3的第3引脚均接地，所述整流桥br1的第4引脚分别与所述电阻r1的另一端、所述电容c1的另一端、所述稳压集成电路u1的第1引脚连接，所述稳压集成电路u1的第3引脚分别与所述电容c2的另一端、所述电容c3的另一端和所述三极管q1的发射极连接，所述三极管q1的基极与所述电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与所述三极管q2的集电极连接，所述三极管q2的基极与所述电阻r8的一端、所述电阻r9的一端连接，所述三极管q1的集电极与所述电容c4的另一端、所述电阻r6的一端、所述电阻r3的一端和所述基准电压源d3的第3引脚均接输出电压信号，所述电阻r3的另一端分别与所述基准电压源d3的第1引脚、所述电位器rv1的第1引脚连接，所述电位器rv1的第3引脚分别与所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端分别与所述电容c5的另一端、所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述运算放大器u2的同相输入端连接，所述运算放大器u2的反相输入端分别与所述电阻r6的另一端、所述电阻r7的另一端连接，所述运算放大器u2的输出端与所述电阻r8的一端连接；

电磁干扰抵抗电路，如图4所示，包括热电偶tc1、运算放大器u3、运算放大器u4、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c6、电容c7、电容c8和电容c9，所述热电偶tc1的负极与所述运算放大器u3的反相输入端连接，所述热电偶tc1的正极与所述电阻r10的一端均接输出电压信号，所述热电偶tc1的cj端与所述电阻r11的一端连接，所述电阻r10的另一端分别与所述电阻r12的一端、所述运算放大器u3的同相输入端连接，所述电阻r11的另一端与所述电阻r12的另一端均接地，所述运算放大器u3的第1引脚接温度补偿信号，所述运算放大器u3的第5引脚与所述电容c6的一端、所述电容c7的一端均接vcc信号，所述电容c6的另一端与所述电容c7的另一端均接地，所述运算放大器u3的第7引脚与所述电容c8的一端、所述电容c9的一端均接vcc信号，所述电容c8的另一端与所述电容c9的另一端均接地，所述运算放大器u3的第4引脚与所述电阻r13的一端连接，所述运算放大器u3的第8引脚与所述电阻r14的一端连接，所述电阻r13的另一端分别与所述电阻r14的另一端、所述运算放大器u4的同相输入端连接，所述运算放大器u4的反相输入端分别与所述运算放大器u4的输出端、所述电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端接地，所述运算放大器u3的第8引脚与所述电阻r15的一端连接，所述电阻r15的另一端接输出温度信号；

温度补偿电路，如图5所示，包括运算放大器u5、运算放大器u6、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电位器rv2、电位器rv3、电容c10和电容c11，所述运算放大器u5的同相输入端分别与所述电阻r17的一端、所述电阻r18的一端、所述电容c10的一端连接，所述电阻r17的另一端接vcc信号，所述电阻r18的另一端与所述电容c10的另一端、所述电容c11的一端、所述电阻r25的一端、所述电阻r27的一端和所述电阻r29的一端均接地，所述运算放大器u5的反相输入端分别与所述运算放大器u5的输出端、所述电阻r19的一端和所述电阻r21的一端连接，所述电阻r19的另一端与所述电阻r20的一端连接，所述电阻r20的另一端分别与所述电容c11的另一端、所述电阻r23的一端连接，所述电阻r21的另一端与所述电阻r22的一端连接，所述电阻r22的另一端分别与所述电位器rv2的第1引脚、所述电位器rv2的第3引脚和所述电阻r24的一端连接，所述电位器rv2的第2引脚与所述电阻r25的另一端连接，所述电阻r23的另一端分别与所述电阻r26的一端、所述运算放大器u6的反相输入端连接，所述电阻r24的另一端分别与所述电阻r27的另一端、所述运算放大器u6的同相输入端连接，所述电阻r26的另一端分别与所述运算放大器u6的输出端、所述电阻r28的一端连接，所述电阻r28的另一端与所述电位器rv3的第1引脚连接，所述电位器rv3的第2引脚与所述电位器rv3的第3引脚、所述电阻r29的另一端均接温度补偿信号。

在进一步的实施例中，所述稳压集成电路u1型号为7818，起到了前级稳压的作用，所述稳压集成电路u1的输入和输出端分别接入所述电容c1、所述电容c2，以得到纹波很小的直流电压，同时也接入容量较小的所述电容c3，改善负载瞬太响应并抑制器件本身因外电路引发的高频自激。

在进一步的实施例中，所述基准电压源d3为精密基准电压源lm399，所述运算放大器u2的型号为lm741，所述基准电压源d3为所述运算放大器u2提供基准电压。

在更进一步的实施例中，所述运算放大器u2对所述基准电压源d3提供的基准电压和电源电压进行比较后，将最后的电流输出到所述三极管q2中进行反馈。

在进一步的实施例中，所述热电偶tc1对复杂电磁环境被测场进行连续的实时温度测量，并将测量数据传递给所述运算放大器u3，通过温度补偿电路上的温度补偿信号进行修正，保证对在复杂电磁环境下温度的全面测量。

在更进一步的实施例中，所述热电偶tc1与所述电阻r10、所述电阻r11和所述电阻r12组成高精度的电桥电路，保证在复杂电磁环境下的测温数据的准确性。

在进一步的实施例中，所述运算放大器u3的型号为ad8429，组成信号放大电路，放大温度检测信号。

在更进一步的实施例中，所述运算放大器u3将接受到的测温数据通过温度补偿信号进行修正，可以避免电路运行对测量产生的干扰。

在进一步的实施例中，所述运算放大器u4的型号为ad5488，组成抑制电磁干扰电路，降低在复杂电磁环境下的电磁干扰。

在更进一步的实施例中，所述抑制电磁干扰电路还与所述屏蔽壳体连接，保证电磁屏蔽的效果。

在进一步的实施例中，所述运算放大器u5、所述运算放大器u6的型号均为lm741，组成差动放大电路，放大交流信号，减小由于电源波动和随温度变化而引起的零点漂移。

在进一步的实施例中，所述电位器rv2、所述电位器rv3的型号均为线性电位器，可以校正输出的温度补偿信号。

总之，本发明具有以下优点：通过高精度电源单元对电源的电流进行控制，为整个温度传感系统的运行提供合理的能源支持，实现最大可能性的经济化效应，通过电磁干扰抵抗单元降低复杂电磁环境下的强烈电磁干扰，通过温度补偿电路修正检测数据，保证测温数据的准确。具体将在下文描述。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。