[其他]感溫變阻熱電偶冷端補(bǔ)償器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000189
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100189B
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金光太
• 申請（專利權(quán)）人: 西北輕工業(yè)學(xué)院
• 代理公司: 陜西省發(fā)明專利服務(wù)中心
• 代理人: 顧烙祥

冷端補(bǔ)償器與熱電偶組成測溫儀表的一次部分，補(bǔ)償器的作用是補(bǔ)償熱電偶冷端因環(huán)境溫度變化而造成熱電勢的輸出誤差。該補(bǔ)償器的特點(diǎn)是：（１）在電壓源與電橋之間串接一個(gè)由非線性的熱敏感元件組成的變阻器、具有隨環(huán)境溫度變化而自動(dòng)調(diào)整電橋供電端電壓的功能；（２）在電橋支路中，考慮了電流的熱效應(yīng)：（３）采用了熱穩(wěn)定性好且可調(diào)的電壓源。該補(bǔ)償器的補(bǔ)償誤差小于±０．１℃。

本發(fā)明涉及一種電橋供電端具有感溫變阻器的熱電偶冷端補(bǔ)償器。對本補(bǔ)償器各元件參數(shù)進(jìn)行更改，便可適應(yīng)各種熱電偶冷端補(bǔ)償之用。

凡用熱電偶作測溫傳感器的測濕儀表廣泛配用熱電偶冷端補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器是根據(jù)國家規(guī)范統(tǒng)一設(shè)計(jì)的，它是根據(jù)電橋的三個(gè)錳銅橋臂電阻值穩(wěn)定不變，第四個(gè)用銅電阻作成的橋臂電阻值隨溫度變化時(shí)輸出不平衡電勢的原理，對熱電偶冷端因溫度變化產(chǎn)生的電勢進(jìn)行補(bǔ)償。但這一補(bǔ)償方法有這樣的問題：當(dāng)溫度變化時(shí)電橋輸出的不平衡電勢與該變化溫度情況下的熱電偶冷端電勢數(shù)值不一致，造成很大的補(bǔ)償誤差。

根據(jù)理論分析，要消除上述補(bǔ)償誤差，銅電阻的溫度系數(shù)α（t）應(yīng)等于：

α₁(t)=Vab(t)[4(1+R₅/R)]/[E-Vab(t)(R₅/R+2)]·t

式中Vab（t）-熱電偶冷端隨溫度變化的電勢（mv）

R-錳銅電阻值（Ω）

Rs-與電壓源相串聯(lián)的固定電阻值（Ω）

E-電壓源電勢（V）

t-環(huán)境溫度（℃）

實(shí)際上，銅電阻溫度系數(shù)α（t）是按下面規(guī)律變化的：

α₂（t)=α₀/1+α₀t

式中：q＝4.25×10^-3（1/℃）

t＝環(huán)境溫度（℃）

可見，α₂（t）＝α（t）與α₁（t）有著本質(zhì)的差別，這就是產(chǎn)生補(bǔ)償誤差的主要原因。

為解決電橋補(bǔ)償誤差，有人將與電橋相串聯(lián)的分壓電阻設(shè)計(jì)成可調(diào)的，例如美國專利3935744號。

以實(shí)際應(yīng)用考慮此方案很難實(shí)施，因?yàn)榄h(huán)境溫度不斷地變化，可調(diào)的分壓電阻要求不停的調(diào)整，另外在調(diào)整電阻值時(shí)會(huì)產(chǎn)生調(diào)整誤差，對于一個(gè)要求補(bǔ)償誤差很小的補(bǔ)償器來說，這種方法存在很大的問題。

微機(jī)控制的多點(diǎn)測溫記錄儀已成批生產(chǎn)，它對熱電偶冷端補(bǔ)償是通過基準(zhǔn)通道電壓換算進(jìn)行的，一般用P-N結(jié)結(jié)電壓作基準(zhǔn)通道電壓，如日本，這種換算在機(jī)器內(nèi)要經(jīng)過一定的程序，需要一定的時(shí)間，限制了檢測速度。

本發(fā)明的目的是提供一個(gè)補(bǔ)償器，它既能用作于近代微機(jī)控制的多點(diǎn)測溫記錄的基準(zhǔn)通道電壓，又可用作于現(xiàn)有的各種測溫儀表的熱電偶冷端補(bǔ)償，補(bǔ)償誤差小于±0.1℃。

發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：在電壓源與電橋之間串入一個(gè)由非線性的熱敏感元件組成的感溫變阻器，該變阻器能跟隨溫度的升降自動(dòng)改變電阻值。進(jìn)而改變電橋供電端電壓，跟隨溫度的變化而調(diào)正電橋輸出電勢，達(dá)到與熱電偶冷端電勢一致的效果。

感溫變阻器的電阻值變化的規(guī)律，是根據(jù)現(xiàn)代通用的電路網(wǎng)絡(luò)圖論的方法，經(jīng)過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)得出，所用的基本計(jì)算公式如下：

（1）基本割集方程：

〔Q〕〔Cb〕〔Q〕T〔Vc〕＝〔Q〕〔Gb〕〔Eab〕-〔Q〕〔Jb〕

其中：〔Q〕-基本割集矩陣

〔Q〕＝

〔Gb〕-支路電導(dǎo)矩陣

〔Gb〕＝diag[l/R₂ l/R₃ l/R₅ l/R₄ l/R₅]