单片机温度控制中热电偶非线性校正的几种实用方法
基于单片机的水温控制系统设计
基于单片机的水温控制系统设计水温控制系统在许多领域中都具有重要的应用价值，例如温室农业、水族馆、游泳池等。
在这些应用中，保持水温在一个合适的范围内对于生物的生存和健康至关重要。
基于单片机的水温控制系统设计是一种有效的方法，它可以实现对水温的精确控制和调节。
本文将详细介绍基于单片机的水温控制系统设计原理、硬件实现和软件编程等方面内容。
第一章研究背景与意义1.1研究背景随着科技的飞速发展，人们对生活品质的追求不断提高，对家电设备的智能化要求也越来越高。
其中，水温控制系统在热水器、空调等家电产品中具有广泛的应用。
精确控制水温对于提高用户体验、节约能源和保护环境具有重要意义。
然而，现有的水温控制系统存在控制精度不高、响应速度慢等问题，因此，研究一种新型的水温控制系统具有重要的实际意义。
1.2研究意义本研究旨在提出一种新型的水温控制系统，通过对水温进行精确控制，提高家电产品的性能和用户体验。
此外，本研究还将探讨系统性能的评估和改进方法，为水温控制领域的研究提供理论支持。
第二章水温控制系统设计原理2.1 水温测量原理本章将介绍水温的测量原理，包括热电偶、热敏电阻、红外传感器等常用温度传感器的原理及特点。
通过对各种传感器的比较，选出适合本研究的温度传感器。
2.2温度传感器选择与应用在本研究中，我们将选择一种具有高精度、快速响应和抗干扰能力的温度传感器。
此外，还将探讨如何将选定的温度传感器应用于水温控制系统，包括传感器的安装位置、信号处理方法等。
2.3控制算法选择与设计本章将分析现有的控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并选择一种适合本研究的控制算法。
针对所选控制算法，设计相应的控制电路和程序。
第三章硬件实现3.1控制器选择与搭建本章将讨论控制器的选型，根据系统的需求，选择一款性能稳定、可编程性强、成本合理的控制器。
然后，介绍如何搭建控制器硬件系统，包括控制器与各种外设（如温度传感器、继电器等）的连接方式。
单片机热电偶测温程序详解
引言概述：本文是关于单片机热电偶测温程序的详解第二部分。
在本文中，我们将继续深入探讨单片机热电偶测温程序的工作原理、设计方法和实施步骤。
热电偶是一种常用的温度测量传感器，具有高精度和广泛的应用范围。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解如何在单片机系统中使用热电偶进行温度测量，并能够通过程序实现温度数据的读取和处理。
正文内容：一、热电偶工作原理1.热电效应的基本原理2.热电偶的结构和组成3.热电偶的工作原理4.热电偶的温度电压关系二、单片机热电偶测温程序设计基础1.单片机的基本概念和应用2.单片机与热电偶的接口原理3.单片机测温程序设计的基本要求4.温度测量精度的考虑因素三、程序实施步骤详解1.硬件电路的设计与搭建2.硬件接口的连接与配置3.软件开发环境的选择与配置4.温度测量算法的选择与实现5.温度测量数据的读取与显示四、热电偶测温程序的优化与改进1.传感器放大电路的设计与优化2.温度补偿算法的引入与优化3.程序运行效率的优化与改进4.温度数据的误差分析与校正5.程序的拓展与应用五、实验验证与结果分析1.实验环境与设备准备2.程序功能的验证与测试3.实验数据的分析与对比4.结果的可行性评估5.实验结果的优化与改进总结：本文详细阐述了单片机热电偶测温程序的设计和实施步骤。
通过对热电偶的工作原理、单片机接口原理和程序设计基础的介绍，读者能够了解到如何在单片机系统中应用热电偶进行温度测量。
本文还对程序实施步骤进行了详细介绍，包括硬件电路的设计与搭建、硬件接口的连接与配置、软件开发环境的选择与配置、温度测量算法的选择与实现以及温度测量数据的读取与显示。
本文也提出了热电偶测温程序的优化与改进方法，包括传感器放大电路的设计与优化、温度补偿算法的引入与优化、程序运行效率的优化与改进、温度数据的误差分析与校正以及程序的拓展与应用。
通过实验验证与结果分析，本文验证了所设计的单片机热电偶测温程序的功能和可行性，并提出了进一步优化和改进的建议。
热电偶试验系统误差的纠正方法
热电偶试验系统误差的纠正方法摘要：工业生产中对温度的控制非常普遍，利用热电偶的电子元件制成电测温度仪表是一种常用的方法。
热电偶温度计能直接测量温度，并把温度信号转换成电信号，通过电气仪表将被测物体温度转换为指针信号或数字信号。
因生产发展的需要，有些领域需要用到极低温度（低于-40℃）或者极高温度（超过800℃），这些温度范围都让普通温度计望尘莫及。
而且有的工业领域对温控系统的精准度也有一定的要求，甚至要精确到小数点后几位。
随着材料科学的发展，热电偶温度计具有精度高（可达10-3℃）、可测范围广（从-180℃到+2000℃）等优点，这是酒精或水银温度计不具备的。
因此，热电偶广泛应用于工业电测温控系统中，对于这类基于热电偶的测量仪表，标定热电偶热电势随温度的变化特性关系非常必要。
但是在实际标定测量中，不可避免地会产生误差，因此适当的误差分析方法在电测与仪表的设计中非常重要。
关键词：热电偶；试验系统误差；纠正方法；引言热电偶作为一般的热电传感器，已经广泛应用于温度测量。
热电偶的主要工作机制是将温度变化转换为电势变化，以测量的热电效应为基础。
在实际工作中，热电偶具有结构简单、制造方便、测量方便等优点，因此该方法已成为计量检定的重要组成部分。
但是，由于热电偶本身的特性和操作过程中的潜在危险，热电偶测量可能存在直接影响结果输出和适用性确定的错误。
因此，对热电偶测量结果影响因素的研究有助于进一步研究热电偶测量误差的原因，有助于检查和纠正可能的原因，有助于改善整个测量过程，提高工作效率，提高测量水平和精度。
一、热电偶与温差电效应热电偶的测温原理来自于塞贝克效应。
1821年，Seebeck发现：将两种不同成分的金属导体连接在一起，形成闭合电路，如果两端有温度差，电路中会产生电流，这种效应称为塞贝克效应。
该电流与温度有关，相应产生的电势差后来就成为热电势。
热电势的大小与温度差有关。
随着材料科学的不断发展，利用塞贝克效应，在某温度下通过电压表读出相应的热电势，相当于把测量的温度转换成电压值记录下来，然后通过标定出热电偶热电势与温度的关系，就知道需要表征的温度。
热电偶的校准分析
热电偶的校准分析摘要：热电偶是一种常规的温度传感器，应用非常普遍，因此其校准工作非常重要，本文介绍了热电偶的测温原理，从多个方面分析了热电偶校准中的常见问题及解决办法，并在此基础上提出了热电偶的校准经验，以便于更好地对热电偶进行校准。
关键词：热电偶；校准；问题；经验1 概述热电偶是一种常用的测温范围非常广的接触式测温仪表，具有结构简单、使用方便、测量准确可靠、性能稳定、热惯性小而动态响应快，适用于远距离测量、多点测量，便于集中检测与自动控制，因此被广泛应用。
在热电偶的测温过程中，通过产生的热电势将温度信号传达出来，从而获取被测对象的实际温度。
热电偶的测温原理主要是通过自身的材料决定的，热电偶主要是依靠两个导体或者半导体形成闭合回路，从而测量出温度的过程。
热电偶在工作过程中，形成了热电势，而这种热电势和热电偶两端的温度不同。
热电偶是有两种导体材料组成的，把这两种材料作为热点及，测温过程中，热端就是温度较高的一端，而温度较低的那一端则为冷端。
通常情况冷端是在恒温的状态下，此时热电势的方向以及大小与两种导体的特性以及热端的温度有着直接的关系。
被测的温度与热电势有着固定的函数关系，因此只需测得热电势的大小，进而知道了温度的大小。
2 热电偶校准中的常见问题2.1 热电偶的插入深度不够热电偶在校准时，校准结果与插入深度有关。
国家规程规定：必须保证热电偶测量端置于校准炉的最高温区，至少保证测量端置于有效的均匀温场中，由于在实际操作中，热电偶的位置多少会有所移动，幅度过大导致插入深度不当，使得热电偶的测量端没有被置于校准炉的最高温区，造成测量结果的不准确，误差超出允许范围。
不论在现场校准还是实验室校准时，容易受环境温度等外界条件的影响，也就是说温差电势与接触电势相比，占据比较大的比例，远远超出可以忽略的程度，只有保证了足够的插入深度，才可以降低温差电势。
因此，我们必须严格按照JJG351-1996《工业用廉金属热电偶检定规程》以及JJF1262-2010《恺装热电偶校准规范》的要求进行，否则将产生比较大的偏差。
一种热电偶测量仪表的校准方法
一种热电偶测量仪表的校准方法热电偶测量仪表是一种测量温度的常用仪器，通过利用两个不同金属的连接处产生的热电势来测量温度变化。
为了保证测量准确性，需要对热电偶测量仪表进行校准。
以下是一种常见的热电偶测量仪表的校准方法。
第一步是准备工作。
首先需要确定所使用的校准试验装置，一般为电源和温度控制器。
其次，在进行校准前需要将热电偶测量仪表预热至室温，并检查热电偶的线路是否存在接触不良或电缆损坏等情况。
第二步是调整校准系统。
通过对电源的调节，使得系统输出的电压符合事先设置的标准值，同时通过调节温度控制器实现对温度的精确控制。
此时需要注意控制器的设置范围，以免超出热电偶温度范围或超过校准系统的温度范围。
第三步是进行校准。
首先将热电偶置于校准系统内，然后通过比较热电偶的实际输出电压和标准值的差异来进行校准。
校准时需要反复测量，以获得可靠的平均值。
为了减小误差，应该在校准时尽量减少外界干扰，例如关闭其他设备的电源和电脑等。
第四步是记录校准结果。
在进行校准时，需要记录下每次测量的数值，并计算出均值和标准差等数据。
校准完成后应该做好记录和保存工作，方便日后的比对和查验。
第五步是判断校准结果。
在进行校准之后，需要对测量仪器的误差大小进行判断，以确定是否需要进行进一步的修正。
当误差小于规定的范围时，即可认为校准有效，否则需要进行调整和重复校准。
总之，在进行热电偶测量仪表的校准时，需要注意以下几点：准备工作、调整校准系统、进行校准、记录校准结果和判断校准结果。
通过正确的校准方法，可以保证热电偶测量仪表的准确性和可靠性，为工作和实验提供准确的温度数据。
数据分析是数据挖掘过程的一个重要环节，通过对数据进行组织、统计和分析，可以得出有意义的结论。
在数据分析中，一般会列出相关数据，然后进行深入探讨和分析。
下面是一个例子，列出相关数据并进行分析。
假设我们是一家电商企业，最近进行了一次促销活动，以下是促销活动的相关数据：1. 订单总额：100,000元2. 参与促销活动的用户数：2,000人3. 促销活动持续时间：3天4. 平均订单金额：50元5. 最大订单金额：500元6. 最小订单金额：10元7. 参与促销活动的用户中，男性比例：60%8. 参与促销活动的用户中，女性比例：40%通过对以上数据的观察和分析，可以得出以下结论：首先，从订单总额的角度来看，这次促销活动的效果不错，订单总额达到了100,000元。
基于单片机的热电偶冷端温度控制论文
基于单片机的热电偶冷端温度补偿设计摘要：热电偶的冷端温度控制系统以AT89C51单片机为中心控制器件，主要由温度传感模块，A/D转换放大模块，单片机编程模块，显示模块等部分组成。
温度信号由热电偶采集，经MAX6675进行冷端补偿并放大，然后送入单片机内。
显示部分由“人机交互界面”的1602液晶显示，增加可读性。
该系统具备较高的测量精度，能较好的完成设计要求。
Thermocouple cold end temperature control system based on AT89C51 single chip microcomputer as the central control device, mainly by the temperature sensing module, A / D conversion amplification module, MCU programming module, display module and other components. The temperature signal acquisition by thermocouple cold end compensation, by MAX6675 and amplification, and then into the single chip computer. The display section by" interface" of the 1602 liquid crystal display, increase readability. The system has higher accuracy, and better able to complete the design requirements.目录1.引言…………………………………………………………………………………设计任务及要求…………………………………………………………………设计方案…………………………………………………………………………2.1各模块的电路的方案选择及论证…………………………………………2.1.1温度采集及控制模块……………………………………………………2.1.2 主机控制模块…………………………………………………………2. 1. 3显示模块…………………………………………………………………………2.2系统各模块的最终案……………………………………………………………3.功能模块设计和参数计算…………………………………………………………3.1温度采集及控制部分……………………………………………………3.2 单片机控制部分……………………………………………………3.3数字显示部分…………………………………………………4.软件设计…………………………………………………………………4.1主程序………………………………………………………………4.2 液晶显示模块………………………………………………………5.系统测试及结果分析…………………………………………………………5.1实用仪器及型号………………………………………………………5.2.2温度数据采集测试记录……………………………………………6.总结………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………1.引言热电偶在热处理炉温控制，航空发动机排气温度点检等100~1300摄氏度高温度测量领域有着广泛的应用，测量精度意义重大。
对热电偶温度计量误差与修正方法的分析(精)
113科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2011NO.17工业技术工业上测量温度用的感温元件种类繁多 , 热电偶是其中应用最广泛一种。
由于其具有结构简单、使用方便、测温范围广和价格相对便宜等优点 , 所以在温度测量中广泛应用。
在实际工作中 , 我们利用热电偶作为感温元件 , 当其工作端与参考端有温差时 , 热电偶将产生热电势 , 通过与测量电势的二次测温仪表配合使用 , 则可实现远距离测温。
由于热电偶自身存在众多影响其测量结果的因素 , 要得到准确测量结果 , 就必须对热电偶性能及使用方法有一个正确的了解。
1 影响热电偶测量准确度因素及清除方法1. 1热电偶热电特性不稳定所引起的误差及消除方法热电偶使用过一定时间后 , 其热电特性将会发生变化 , 如果变化显著 , 则利用此热电偶测出的温度将远远偏离真实温度。
影响热电偶稳定性的主要因素有 :(1环境对热电偶电极的玷污和腐蚀 ;(2热电极受外力作用而产生的变形所引起的形变应力 ;(3热电极在高温下晶粒长大 ;(4热电极在使用中发生氧化等。
1. 2玷污与应力的影响及消除方法热电偶在生产过程中 , 偶然经过多道缩径拉伸 , 不可避免存在应力及晶格不均匀性 , 可以通过退火的方法来基本消除 , 退火不合格所造成的误差 , 可达十分之几度到几度。
它与待测温度及热电偶电极上的温度梯度大小有关。
廉金属热电偶的偶丝通常以“ 退火” 状态交付使用 , 退火温度应高于其使用温度上限 , 插人深度也庆大于实际使用的深度。
贵金属热电偶则必须认真清洗 (酸洗和四硼酸钠清洗和退火 , 以清除热电偶的玷污与应力。
1. 3不均匀性的影响热电偶的均匀性是指热电偶热电极材料的均匀程度。
热电偶两热电极若是均匀的 , 则热电偶回路的热电势只与两端温度差有关 , 而与沿热电极长度的温度梯度无关 , 若两热电极材料不均匀 , 热电偶回路就会产生一个附加热电势。
浅谈热电偶温度误差与修正方法
浅谈热电偶温度误差与修正方法摘要：就目前发展情况来看，现代工业设备的生产应用中，通常是借助热电偶技术来进行温度探测，因为热电偶操作便捷同时性能可靠，所以一直都是温度检测方面的重要元件，也广泛应用在各个领域之中。
而对电厂控制过程来说，温度测定环节至关重要，因为装设部署和运行时常常会受到外部干扰，对热电偶测温的精确性造成一定偏差，直接影响到最终的温度检测结果。
本文首先简要论述热电偶的基本原理，同时探究在实际测温时热电偶检测偏差的具体原因和解决方案，旨在为提高使用热电偶测温的精确度。
关键词：热电偶；测量误差；参考端温度；安装热电偶主要功能是把温度参数转变成热电势的温度传感模块，搭配二次测量设备能够根据热电势数值来确定出具体的温度指标。
因为热电偶运行安全可靠、操作便捷、测量准确度良好、可测范围广，目前已经大量应用在电厂设备启、停控制、温度报警、机加等现场中，能够有效测定并调控温度指标。
热电偶基本原理：通过两种不同导体构建起闭合回路，如果两端位置出现温度差后，所形成的回路中就会出现电流，进而在端部位置形成热电势。
热电偶的基本材料可以采用满足条件的两类导体，通过焊接处理形成热电偶。
同被测目标交互的焊接端即为热端，也就是工作端，另外一侧焊接端为冷端。
具体参数同热电偶的基本材料、两端温度差值有着密切关系，不受长度、直径的影响。
因为热电偶自身在运行过程中可能会受到诸多外界因素的干扰，期望采集到精确的测量数据，就需要深入分析热电偶性能和具体的操作方式。
1热电偶温度计量的误差分析1.1装配误差首先来说，测温点的确定。
热电偶的部署区域，也就是测温点的确定是至关重要的，测温点应当有代表性，能够有效表征该点或该区域的温度，否则就无法起到预期的温度测量效果且难以进行调控，诸如在测定管道中介质温度的过程中，热电偶的工作端需要放置于管道流速处于峰值的区域。
通常来说，外部保护管套的末端需要超过中心线位置。
其次来说，要控制好深度。
当热电偶处在被测区域时，会在长度方向上形成热流。
利用单片机提高热电偶测温系统测量精确度1
共模信号的能力。A3 实际上是一差动跟随器, 其增
益近似为 1。只要运放 A1 和 A2 性能对称( 主要指
输入阻抗和电压增益) , 其漂移将大大减小, 具有高
图 1 系统框图
1. 1 AT89S52 单片机 在整个系统中单片机是运算中心, 又是控制中
心, 是最关键的器件。本系统中选用 AT 89S52 单片 机。AT89S52 是一种低功耗、高性能、CMOS 八位微 控制器, 具有 8K 系统可编程 Flash 存储器, 256 字节
图 4 数据处理子程序框图
3结语 以单片机为核心的热电偶温度测量仪器, 利用
单片机高效的数据处理能力, 有效的提高了测量仪 器的稳定性, 提高了测量的精确度, 减少了测量仪器 系统本身和测量过程中干扰引起的误差。 参考文献:
[ 1] 赵茂泰. 智能 仪器原 理及应 用[ M] . 北京: 电子工 业出 版 社, 2007.
粗大误差指在一定的测量条件下, 测量值明显 偏离实际值所形成的误差。当测量次数较多时( 大 于等于 20 次) , 宜采用莱特准则判断。测量次数不 多时, 采用格拉布斯准则。但考虑到单片机数据缓 存空间有限, 进行复杂运算耗时过长, 所以在这里采 用较简单的方法, 即去除最大值和最小值法。在数 据采集过程中多测量两个数据, 然后通过比较把数 据中的最大值和最小值去除掉。这样可以有效的去 除单个粗大误差, 但不能去除采样数据中其他的粗 大误差。 2. 4 数据处理程序简述
三个部分。数据采集部分由传感器、放大器、滤波电 路和 A/ D 转换器组成。数据处理部分采用 AT 89S52 型号单片机。人- 机接口部分中显示采用简单的 5 位 7 段式 LED 数码管和相应的驱动电路, 键盘采用 独立式键盘。系统框图如图 1 所示。
热电偶的校正方法
热电偶的校正方法
热电偶是它可以来测量物体之间温度差的一种特殊温度计，也是工业监控和温控中一种重要的仪器。
它能将温度变化转换成可测量的电流或电压信号，被广泛地用于温度控制系统。
虽然它具有良好的稳定性，但是也需要一定的校准来确保它的测量精度。
热电偶校准是热电偶及测量仪器正确性核实与保证的基本要求。
热电偶是将温度变化转换成可测量的电流或电压信号，因此该测量仪器的准确性及可靠性，直接影响到上游或下游系统的波动性，因此热电偶的校准是一项重要的技术任务。
热电偶校准的主要方法有：对热电偶进行溯源校准、现场回授校准、现场比对校准法及使用校准仪校准法等。
（1）溯源校准是将测量仪器送往校准中心进行校准，并与国家认可的标准仪器进行比较，计算出校准系数来灵活调整测量仪器原本的读数，以求得最终的精度。
（2）现场回授校准是当测量仪器在某一特定的温度点显示的温度读数吻合要求时，通过调整热电偶的回授电阻，得到最终测量仪器的成正比校准系数。
（3）现场比对校准法是在目标温度环境下，使用校准仪校准热电偶，将热电偶的读数与标准温度相比较，据此调整校准仪中的校准参数，最后即可调整至预期温度仪表的测量精度。
在使用以上任何一种热电偶校准方法时，都需要核心部件——校准仪的正确使用，并确定每台仪器的温度测量准确性。
同样的，热电偶还需要定期进行校验和维护，以保障测量精度及稳定性，并有效避免仪表失灵，严重影响工业生产过程及控制系统的安全运行。
一种基于MSC1211单片机的温度补偿和非线性校准解决方案
舱内
差压传感器
舱外
图1 差压传感器结构图
科 技资讯 2019 NO.11
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图3 传感器输出温度特性
图2 传感器输出与压力对应关系
图4 -55℃时理论值与补偿前后曲线
图5 70℃时理论值与补偿前后曲线
点（零点和满量程）进行补偿，比较粗糙，补偿精度较低。 在实际中，采用二维线性差值法有效地克服了传统方法的 不足，补偿精度大大提高。假设传感器在每个温度点的静 态 特 性 都已线 性 化，则 某 温 度 点 未补 偿 的 温 度 特 性可以 表示为：
V(t)=K×P+v (t) (3) 式(3)中：P 为被测差压值； V (t )为传感器在某温度点输出的电信号； K为传感器灵敏度系数； v (t )为传感器静态特性曲线在纵轴的截距，即由温度引 起的输出增量。 给定m +1个温度点，T (0)，T (1)，T (2)，…，T (m )，测出每 个温 度点下传感器静态曲线与纵轴V 的截 距v (0)，v (1)，
压阻式传感器普遍存一致性问题：由于工艺的关系，即 使同一批生产的传感器，其特性也会有较大的随机性。为了 保证足够的精度，必须对每个传感器进行非线性校准。
扩散硅差压传感器在某一温度点下，理想的输入输出 应为线性关系，即：
V=K×P+v (1) 式（1）中： P 为被测差压值； V为传感器输出的电信号； K为传感器灵敏度系数； v为传感器零点失调。 但实际上传感器的输入输出特性通常是非线性的，这 就需要对其进行修正，尤其是在精度要求较高的情况下更 是如此。线性化的方法很多，如插值多项式、最小二乘法 等。设 计中采用了分段 线 性 插值 法，在 满足 精度 要求的同 时，程序执行速度更快。其原理是在允许的误差范围内， 用多段折线来逼近传感器静态特性曲线，如图2线段AB、 BC等所示。 插 值 点的确 定，既 可以在 整 个 测 量 范围 平均 分布，也 可根据实际情况，非线性大的地方 插值 点密一些，反之 可 疏一 些。一旦 插 值 点确定 后，据此即 可得到N 组测 试 数 据V (i )，P (i )(i = 0，1，2，…，N -1)，将其以表格的形式存入 E2PROM中。当单片机 从 A / D转换器读入一 数 据V 时，首 先通过查表可确定V 所在的区间V(i )＜V＜V(i +1)(i =0，1， 2，…，N -1)，然后根据线性内插法可求出。
热电偶测温不准解决方案总结
热电偶测温不准解决方案总结热电偶作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一，在水泥厂和钢铁厂使用的很多，主要用在链篦机和回转窑上等设备上。
这次在现场就用到了三种型号的热电阻，分别是K，N和S型的。
经过一段时间的使用，发现并不是很理想。
经检测，链篦机的一些风箱现场实际温度比中控显示低50℃左右，由此可见热电偶出现测温不准问题还是很常见的。
造成热电偶失准的常见原因：热电偶的补偿导线接反。
这主要是安装时出现的问题，负责接线的人员一时的粗心造成，属人为因数。
当出现热电偶的补偿导线接反情况时，中控画面的显示通常比实际值偏大或偏小。
补偿电阻故障。
此类故障表现为热电偶接上后温度显示值缓慢上升或下降。
热电偶的补偿导线绝缘层被磨破，造成信号回路接地。
这主要是因为补偿导线较硬，而且在接线盒内又未被安放平整，处理故障时多次旋拧接线盒盖碰到补偿导线而将其磨破。
此类故障反映在中控画面上其温度示值一般偏小。
接线盒内接线端子接触不良。
因补偿导线和热电偶的导线都比较硬，所以现场检修时紧固接线比较困难，有时候开始把导线拧紧了但过段时间随着导线的变形又松了。
此类故障反映在操作员控制站上的温度示值为无显示或显示值超量程。
热电偶的头部严重磨损。
由于链篦机和回转窑内的粉尘和烟气对热电偶的头部包括护套管冲刷后严重磨损，将护套管改由耐磨钢材料制成后，才消除了此类故障隐患。
信号屏蔽系统DCS柜内接地不良。
由于热电偶出来的信号时mv级信号,因此很容易在传到中控时受到干扰，此类故障极容易造成电荷在信号线上积累，引起信号漂移或晃动。
这次这边的问题主要出现在补偿导线上。
下面对热电偶补偿导线作一个详细的解释：要了解热电偶的温度补偿问题，就要从热电偶的原理作手，对于已选定的热电偶，当参比端温度恒定时，则总的热电动势就成测量端温度的单值函数。
即一定的热电势对应着一定的温度，而热电偶的分度表中，参比端温度均为0度。
但在应用现场，参比端温度千差万别，不可能都恒定在0度，这就会产生测量误差，这就是热电偶要进行温度补偿的原因。
工业热电偶误差解决方法
工业热电偶误差解决方法热电偶作为一种测温传感器广泛应用于工业自动化控制中，但在应用过程中，由于各种因素的影响，热电偶测量出的温度容易受到各种误差的影响。
因此，为了提高热电偶测量的精度，在工作中需要采用一些有效的措施来解决热电偶误差的问题。
1. 标定热电偶热电偶的测量精度与其灵敏度及线性程度有关，而灵敏度又与其材料、结构及加工精度等因素有关。
因此，对于热电偶的精度要求较高的场合，需要采用标定的方法来确保测量系统的可靠性和精度。
在标定热电偶时，首先需要对热电偶与标准温度计进行比较性检验。
比较性检验可以通过两个热电偶同时接在同一个冷热源上，然后将它们的温度分别与标准温度计的温度进行比较，从而得到热电偶的比较性误差。
接下来，可以通过冷热源法对热电偶进行标定。
冷热源法就是将热电偶放在一个已知温度的热源上，用标准温度计与热电偶同时测量热源的温度，然后利用比较性误差进行修正，从而得到热电偶的准确温度。
2. 热电偶与被测物体接触良好误差的主要来源之一就是因为热电偶与被测物体的接触不良导致测量值的偏差。
因此，在使用热电偶时，需要确保热电偶与被测物体的接触面积大、密封性好、接触紧密，从而避免因接触不良导致的误差。
具体来说，接触面积应该尽可能大，尤其是在温度变化较快的环境中，因为此时温度分布不均，而热电偶的接触面积小可能会导致温度传导不均，进而影响测量精度。
同时，要尽可能减小接触面积的空气层，以提高热传导效率。
另外，在热电偶接触被测物体时，需要确保紧密接触，避免存在间隙或空气层。
可以用安装卡夹、探头塞、接触夹等方式加强热电偶与被测物体的接触紧密度，从而进一步减小因接触不良导致的误差。
3. 避免电磁干扰在很多工业应用场合，经常存在着强磁场或电磁信号的干扰，这些干扰会影响到热电偶信号的准确性和稳定性。
因此，在使用热电偶时，需要注意避免电磁干扰。
可以采用隔离、屏蔽的方法来减少电磁干扰。
具体地，可以采用多芯电缆，将热电偶引线与其他信号引线分离，从而减少互相干扰。
浅谈热电偶温度误差与修正方法
浅谈热电偶温度误差与修正方法摘要：热电偶结构很简单，测量的精度很高而且测量时根本不需要外加电源就可以完成温度的测量任务，因此在工业生产中热电偶的应用非常普遍。
温度是工业生产中要求非常高的控制要素，如果温度出现误差，就可能影响产品的质量，带来巨大的经济损失，因此在生产中一定要按照操作规范使用热电偶，提高热电偶的精度，尽可能的减少误差对生产带来的不良影响。
本文简要概述热电偶温度计量的工作原理，分析温度误差的形成原因，并提出热电偶温度误差的修正方法，以期为读者提供技术参考。
关键词：热电偶；计量误差；形成原因；修正方法1 热电偶测温的工作原理热电偶的结构组成很简单，主要由热电极、接线装置和绝缘保护管等组成。
通过将两种不同材质的金属焊接到一起，形成一个闭合回路。
因此不同金属中的自由电子的气密度不一样，因此在温度作用下两种不同的金属的焊接处会出现具有差异的自由电子扩散，导致闭合回路内形成电势差，从而出现电流。
当两接头处温度相同，两端的电势值相同，方向相反，电势差为零，闭合回路中就不会出现电流。
两接头处的温度不同，两端的电势值也会不同，就会形成电势差，闭合回路中出现电流。
如果一端的温度已知，通过测量出闭合回路中的电流大小，就可以推算出另外一接头的温度大小。
2 热电偶温度误差的形成原因2.1 热电偶电极材料不均匀如果热电偶两端的电极材料不均匀，那么在温度测量时影响闭合回路中的电流大小的因素就不单单只是温度的大小了，还有材料不均匀形成的附加电势，这样测量出来的温度就会失真。
因此在选择电极材料时要做好材料的成分和杂质的分析，对于金属表面已经出现被氧化等现象的材料要进行相应的处理或者放弃选用。
2.2 测温点的选择和插入深度温度测量点的选择是影响测量温度大小的重要影响因素，就像人在测量体温的时候会选择口腔，腋下一样，选择的测量点要具有一定的代表性。
如果测量点没有代表性，那么测出来的结果也会没有意义，更不能指导生产。
另外一方面是热电偶测量时插入的深度，其实插入的深度选择也是测量点的选择的一项形式。
第七章 非线性校正函数及其应用
第七章非线性校正函数及其应用嵌入式PLC提供了多种特殊功能函数，以解决控制过程中遇到的特殊问题。
非线性校正函数，通常情况下，我们又称热电偶转换函数，是因为我们首先将此函数用于不同的热电偶进行温度测量转换的。
多数情况下，传感器的传感值和其表示的物理量之间不是线性的，象热电偶类传感器还存在低端温度补偿问题。
因此对不同的传感器，只要知道其传感特性(用非线性表格表示)的情况下，嵌入式PLC能快速将测量值转换成被测物理量。
因此，有了非线性转换函数后，嵌入式PLC可以接入各种特性的传感器，将其传感值用来显示、控制等。
比如，接入热电偶类：K，S，B，E，.......。
接入热电阻类：PT100，Cu50，非标热敏电阻等。
接入标准信号类：0-5V，0-10V，0-10mA,4-20mA等。
其他各种传感器，转为电信号后，不必进行线性校正，直接输入到嵌入式PLC，线性校正工作由PLC完成。
非线性校正函数在含有模拟量的PLC中，得到大量的应用，如在EASY-A1600，EASY-M0808R-A0404NB的出厂程序中，就多次引用此函数。
函数编号：D8200函数入口指针：D8201函数出口指针：D8202函数使能调用：M8200（调用后，函数执行返回时，M8200自动复位）函数编号赋值范围：1－32，表示共计规划32个函数。
函数编号超值处理：当N＞32时，调用函数视为（N－32）号函数。
如33视为1,34视为2等等。
非线性转换函数参数：函数号D8200： D8200＝K11入口参数指针D8201：指针长度6个字，存放6个指针。
为方便起见，用P1，P2，P3，P4，P5，P6表示6个指针。
出口参数指针D8202：指针长度1个字，指向存放转换温度的寄存器地址。
函数调用使能M8200： SET M8200调用函数。
此外，对于有些热电偶。
不需要进行环温补偿，当不需环温补偿时，必须SET M8204，函数执行后，自行复位M8204。
一种简单实用的热电偶非线性校正方法
一种简单实用的热电偶非线性校正方法
王健安
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】1999(020)007
【摘要】提出一种采用改变参考电压来校正热电偶非线性的简单方法.详细介绍了计算公式,给出了具体举例及实际误差.
【总页数】2页(P23-24)
【作者】王健安
【作者单位】上海亚泰仪表厂,上海,200081
【正文语种】中文
【中图分类】TH86
【相关文献】
1.一种简单实用的热电偶补偿方法 [J], 杜炎森;曹中华
2.一种基于函数型的热电偶非线性校正方法 [J], 何晓文;周雪纯
3.一种基于LS-SVM构造FLANN的热电偶非线性校正方法 [J], 吴德会;王晓红
4.单片机温度控制中热电偶非线性校正的几种实用方法 [J], 焦国平;何越
5.一种热电偶非线性校正的新方法 [J], 白继忠;李丽杰;吴文平;曲秀云
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热电偶的校验方法
热电偶的校验方法热电偶是一种常用的温度测量仪器，广泛应用于工业生产和科学研究领域。
为了确保热电偶测量结果的准确性和可靠性，需要对其进行校验。
本文将介绍热电偶的校验方法。
一、热电偶的工作原理热电偶是利用两种不同金属的热电效应来测量温度的仪器。
当两种金属的接触点的温度不同时，会产生一个电动势，通过测量这个电动势可以确定温度差。
常用的热电偶有K型、J型、T型等，它们使用的金属材料不同，适用于不同的温度范围。
1. 零点校验：零点校验是检查热电偶在零温度下是否输出零电动势。
具体操作是将热电偶的测量端置于冰点水中，待温度稳定后记录输出的电动势。
若电动势为零或接近零，则说明热电偶的零点校验合格。
2. 温度校验：温度校验是检查热电偶在不同温度下的输出是否准确。
可以使用标准温度计对热电偶进行校准。
首先使用标准温度计测量待校验的温度，然后将热电偶置于该温度下，记录输出的电动势。
将热电偶的输出与标准温度计的测量结果进行比较，若两者接近，则说明热电偶的温度校验合格。
3. 线性校验：线性校验是检查热电偶的输出是否符合线性关系。
具体方法是选取不同温度下的若干点，将热电偶置于这些温度下，记录输出的电动势。
然后使用回归分析等方法对这些数据进行处理，得到热电偶的输出与温度之间的关系。
若得到的关系接近线性，则说明热电偶的线性校验合格。
4. 环境影响校验：环境影响校验是检查热电偶在不同环境条件下的输出是否稳定。
常见的环境因素包括湿度、振动、电磁场等。
可以将热电偶置于不同环境条件下，记录输出的电动势，并观察其稳定性。
若输出稳定，且不受环境因素的影响，则说明热电偶的环境影响校验合格。
5. 互换性校验：互换性校验是检查两个热电偶之间的输出是否一致。
将两个热电偶置于相同温度下，记录输出的电动势，并比较两者的差异。
若差异较小，则说明两个热电偶具有良好的互换性。
三、校验结果的评定对于热电偶的校验结果，一般采用以下几种评定方法：1. 绝对误差评定：根据热电偶的测量范围和要求的测量精度，确定绝对误差的允许范围。
4.5非线性校正算法
a11 x a01 P1 ( x) a12 x a02 a x a 03 13
0 x a1 a1 x a2 a2 x a3
4.5非线性校正算法
４.5
校正的目的
非线性校正算法
从Ａ/D转换的数据x，求出被测量的真值y， 称为标定或校正。 x y z A/D 传感器 标定
X——由A/D送入微机的原始测量数据，Y——被测量的“真 值”， Z——经过“校正”处理后，微机输出给显示器或控制器的数据
本节讨论
在 y=f(x)公式复杂和y=f(x)只有离散数据 两种情况下，由A/D转换结果x求取显示 数据z(要求z=y或误差在允许范围之内即 z≈y)的方法
非等距节点分段直线插值
四、抛物线插值
如图所示将曲线分成四段，每一段都可以用一个二阶抛物线方程
y ai x2 bi x ci (i 1,2,3,4) 来描绘。其中，抛物线的系数 a , b , c i i i
可通过下述方法获得：每一段找出三点 立方程 2
xi 1 , xi1 , xi
Vi pn ( xi ) f ( xi ) , i 1,2,...,n
Vi
表示拟合误差，如果对于所有的x的取值都满足 Vi
ε为允许的拟合误差，则直线方程 就是理想的校正方程。 显然，如果对于非线性比较严重或测量范围比较宽的非 线性特性，采用一种直线方程进行校正很难满足仪表的精 度要求。故
n
i 1
n
2 xi
单片机比例控制加热算法
单片机比例控制加热算法随着科技的不断进步，单片机已经成为了现代电子设备中不可或缺的一部分。
而在许多应用中，我们常常需要使用单片机来实现对温度的控制。
本文将介绍一种常见的控制算法：比例控制加热算法。
比例控制是一种基本的控制策略，它根据被控对象的偏差大小，以一定的比例来控制输出信号。
在加热控制中，我们可以将被控对象看作是温度。
假设我们需要将温度控制在一个目标温度范围内，比例控制算法可以通过调节加热功率来实现这一目标。
我们需要使用传感器来检测当前的温度。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
传感器将温度转化为电信号后，我们可以通过单片机的模拟输入来读取这一信号。
接下来，我们需要设置一个目标温度，即我们希望控制的温度范围。
然后，我们可以通过比较当前温度和目标温度的差值来计算出偏差。
偏差可以用以下公式表示：偏差 = 目标温度 - 当前温度。
在比例控制中，我们可以设置一个比例常数Kp来调节输出信号。
输出信号可以用以下公式表示：输出信号 = Kp * 偏差。
比例常数Kp的选择非常重要，它决定了控制系统的灵敏度和稳定性。
如果Kp过大，可能会导致控制系统的震荡和不稳定；如果Kp过小，可能会导致控制系统的响应过慢。
因此，选择适当的Kp是非常关键的。
在实际应用中，我们通常需要将输出信号转化为控制加热元件的电信号。
这可以通过使用PWM（脉冲宽度调制）技术来实现。
PWM技术可以通过控制脉冲信号的占空比来调节输出电压的有效值，从而控制加热功率。
比例控制加热算法的优点是简单易实现，并且响应速度较快。
然而，它也有一些局限性。
比例控制算法仅仅依赖于当前的偏差来调节输出信号，而没有考虑过去的偏差和未来的趋势。
因此，在某些情况下，比例控制算法可能无法满足精确控制的要求。
为了提高控制系统的性能，可以结合其他控制算法，如积分控制和微分控制，来实现更精确的温度控制。
这种结合多种控制算法的方法被称为PID控制算法。
单片机比例控制加热算法是一种常见且简单的控制算法。
智能测温系统中热电偶的冷端温度补偿和非线性处理
智能测温系统中热电偶的冷端温度补偿和非线性处理1 引言温度在工农业生产中是用的最多的热工量,热电偶作为一种接触式温度传感器由于其结构简单,测温范围宽,精度高等优点,所以在工业温度测量中广泛应用。
但在热电偶的使用中,需 解决两方面的问题:一是需对热电偶的冷端进行温度补偿。
二是对热电势和温度的非线性处理。
本文利用美国MAXIM公司生产的K型温度补偿器MAX6675来实现冷端的温度补偿,用二 次插值的方法对热电势和温度的非线性进行处理,实践证明,该方法精度高、可靠性好。
2 热电偶冷端温度补偿电路 具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器MAX6675内部自带冷端温度补偿、线性校正、A/D转换器、热电偶断线检测等功能,它将温度测量值转换为单片机能识别的16 位二进制数字温度读数,其测温范围为0~1023.75℃,转换精度为0.25℃,冷端温度的补偿范围为-20~+85℃,工作电压为3.0~5.5V,当冷端温度波动时,MAX6675仍能精确检测热端的温度变化[2,4]。
在使用中仅需2线SPI串行接口,与单片机连接非常方便。
这里以AT89C52单片机为例,给出MAX6675与单片机接口构成的测温电路,接口如图1所示[1]。
3 软件的非线性处理 对热电偶得到的非线性信号的处理采用查表和程序计算的方法来解决,由拟和理论可知,对非线性信号可用多项式y=a0+a1x+a2x2+a3x3++anxn来拟和,且多项式次数越高,精度也越高。
但在实际的智能测温系统中,由于受速度和存储容量的限制,只能采用有限次拟和。
本文根据热电偶的热电势与温度曲线,提出用二次插值的方法(即取多项式前三项)来对非线性进行处理,其方法是先在存储器中存入热电势和温度的序列表(e0, t0)(e1, t1)(e2, t2)(e3, t3)(en, tn)对于任意的热电势e,假设通过程序可判别它在热电势和温度序列中的位置为ei≤e≤ei+1≤ei+2(0≤i≤n-2)则对应的温度t可由下式计算 出温度值。
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第2期东北煤炭技术N o .2
1996年4月 Coal Technol ogy of N ortheast China A p r .1996
单片机温度控制中热电偶非线性
校正的几种实用方法
北京煤炭设计研究院常州分院 焦国平
吉林工业大学 何 越
摘 要 介绍了用单片机组成智能温控仪时,对热电偶非线性特性的处理
方法。
关键词 单片机控温系统 热电偶非线性校正 在电加热装置中,单片机控温系统的使用越来越广泛,而在单片机控温系统中,常常用热电偶作为传感器。
因此,对热电偶的非线性校正,是单片机控温系统中一个十分重要的环节。
根据多年的实际经验,将现场单片机工业控制中热电偶的非线性校正技术作一总结。
1 热电偶信号处理的硬件电路
由于热电偶信号是变化缓慢的微弱信
号,所以在将热电偶信号进行A D 转换时,精度是放在第一位的;相反,A D 转换的速度要求不是很苛刻。
在现场中,常采用具有极低输入失调电压、低漂移、高增益的放大器(如I C 7650)作为热电偶信号放大器;采用具有高输入阻抗、高精度的A D 转换器(如A D 14433、
A D 7135等)对放大后的热电偶信号进行转换;用具有高精度低漂移的基准电源来作为A D 转换的基准电源和热电偶校正的标准信号,见图。
单片机在进行热电偶信号测量时,先将线路中的零漂、放大系数进行处理,则热电
・
25・
偶信号精确放大后的线性值为
(热电偶放大值—零漂值)×(理论放大倍数 实际放大倍数)
2 热电偶的非线性校正
有了热电偶信号精确线性放大值,并对其进行非线性校正,就可得到准确的温度值。
非线性校正的方法有:
(1)分段查表法
查表法是将热电偶信号的线性放大值与实际温度值之间的差列成表格,在进行测量时,只要将线性放大值减去表格中相应的差值,即可得到准确的温度值。
例如:
K型热电偶在0～1000℃范围内,每度所对应的电势值在39～4215ΛV之间。
根据K型热电偶的温度—电势特性,在图上的放大电路中,若选取标准信号40100mV,放大25倍,达到1V,通过M C14433转换后,考虑到漂移及放大倍数的修正,得到理论值1000,相当于每个数字40ΛV。
如某一热电偶信号经放大、转换后的值为500,则可推算到热电偶未放大前的信号为20100mV,查表得实际值为485℃,两者相差15,必须将转换后的值500减去15,才能得到准确的温度值。
以此类推,可得
转换值300-修正值5=精确值295
转换值350-修正值7=精确值343……
在列表时,可根据需要,每隔10℃或20℃列表。
(2)分段近似斜率法
分段近似斜率法,是将热电偶在某一区间内的温度差与此区间内电势差所对应的线性转换值之比作为该区间的校正斜率,再加上该区间的初值,就得到以下非线性校正公式:
实际温度值=斜率×(线性转换值-线性转换初值)+精确温度初值
其中:线性转换初值为区间起始电势值所对应的线性转换值;
精确温度初值为区间起始电势值所对应的实际温度值。
例如:
对于分度号为S的铂铑—铂热电偶,假设测得的电势为5919ΛV,求其温度值。
考虑到其非线性,每200ΛV为一校正区域,则5919ΛV落在5800ΛV～6000ΛV区域内,对于基准电压为1V的41
2
位A D转换器而言,200ΛV电势对应的A D转换值为200。
根据铂铑—铂热电偶的电势变化率,取其线性变化率为10ΛV 0℃,则200所对应的线性值为20。
为此,区间起始电势值5800ΛV 对应的线性值为580;区间末电势值6000ΛV 对应的线性值为600;5919ΛV电势所对应的线性值为59119。
查表可得,5800ΛV对应的实际温度值为65417℃;6000ΛV对应的实际温度值为67411℃,两者之差为1914℃,则该区域内校正斜率为
1914 20=0197
实际温度为0197×(59119-580)+ 65417=6661243
实际查表温度为66611℃,误差01143,达到了非线性校正的目的。
(3)电势增量法
电势增量法是根据热电偶电势的变化范围及每个范围内△E △t(含义是温度变化一度,其电势的变化量),将测得的电势减去第一范围内△E △t,每减一次,温度加1。
如果测得的电势减去第一范围内的所有电势后仍未减完,则到第二范围内继续减,依次类推,直至减完。
例如:
对于分度号为K的镍铬—镍硅热电偶
・
3
5
・
而言,在0～10℃范围内,其△E △t是39ΛV;
20～50℃内△E △t为40ΛV;
50～150℃内△E △t为4115ΛV;
150～250℃内△E △t为4010ΛV。
设实测热电势为8618ΛV,则其温度值为
8618-39×10=8228(温度值累计到10℃),
8228-40×40=6628(温度值累计到40℃+10℃),
6628-100×4115=2478(温度值累计到50℃+100℃),
2478-40×61=38(温度值累计到150℃+61℃),
38 40=0195(温度值累计到211195℃)。
查热电偶对照表,8618ΛV对应于212℃,两者相差0105℃。
3 几种校正方法的比较
用分段查表法进行非线性校正,虽然可以满足一般的精度要求,但同时也存在拐点多的不足。
若仪表的量程为0～100,每20℃校正一次,精度为1,则就有50个校正区,去除校正区内的相同校正值,拐点有33处之多,在测量过程中就会出现数字跳动现象。
用近似斜率校正法,由于其斜率可精确到小数点后2位(根据需要可精确到小数点后面3位),精度比查表法要高,但在编程过程中,占用的程序空间较大,编程中也需查表求斜率。
电势增量法较以上两种方法而言,其精度较查表法高,编程较斜率法容易,但程序执行时间较以上两种方法要长。
近似斜率法和电势增量法选用合适的A D转换器,在测量过程中不会出现数字跳动现象。
FE W PRACTI CAL M ETH OD S OF NON-L I NEAR
C ORRECTI ON OF THER M AL-E L ECTR I C I T Y RESI ST OR
USE D F OR CH I P-M I CR OPR OCESS OR
TE M PERATURE C ONTR OL
Zou Guop ing H e Yue
Abstract T he paper in troduces the m ethod on w h ich non2linear character of ther m al2elec2 tricity resisto r is dis po sed w hen in lelligence2te mperature2con tro lled device e mp l oys ch i p2m icro2 p rocess o rs.
Keywords ch i p2m icrop rocess o r te mperature2con tro lled syste m,non2linear co rrecti on of ther m al2electricity resisto r
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