基于AD595的煤矿采空区测温系统

值 函数 。
端） 冷端与仪表连接 ， ； 显示 热 电偶产 生的热 电势 。
２ ＡＤ５ ５测温 原理及 电路 ９
２ １ 热 电偶 专用芯片 Ａ ５ ５ ． Ｄ ９ 针 对 不 同 的 测 量 精 确 度 要 求 ， 两 款 产 品 有 Ａ ５ ５ 和 ＡＤ ９ Ｃ 前 者 精度 为 ±３℃ ， 者 为 土１ Ｄ ９Ａ ５５ ， 后
应， 而这种电动 势称为 热 电势 。热 电偶 就 是利 用这 种 原理进行温度 测量 的。其 中， 接 用作 测 量介 质温 度 直
的一端称为“ 工作端” 另一端 叫做“ 端” 也称为补 偿 ， 冷 （
（ 当热 电偶 的材料成份确定 后 ， 电偶热 电势 的 ３ ） 热 大小 ， 只与热电偶的温度差有关 ； 若热 电偶冷端 的温度 保持一定 ， 这时热 电偶 的热 电势仅是 工作 端 温度 的单
系统 经 试 验 验 证 ， 该仪 表 精 度 高 、 作 简 单 ． 为 工 业 测 温 方法 的研 究 提 供 可靠 的理 论 依 据 与 实 践 参 考 。 操 可
关 键 词 ＡＤ ９ Ｋ型热电偶 ５５
采空区测温
冷端补偿
Ｋ型 热电偶在 工业测 温系统 中被 广泛 使用 ， 热 两 端是 在 同温 度 环 境 Ｔ 下 ， 以测 得 的 Ｖｚ 其 所 —Ｅ ２ Ｋ ；
对 于热 电偶 的热 电势 ， 注意 如下几 个 问题 ： 应
６
张建 新
张 国斌 ： 基于 ＡＤ ９ ５ ５的煤矿采 空 区测温 系统
第 ６期
信号电压与 Ｋ型热电偶输人 的电动势关系式如下 ： 其 中， Ｖ 一Ｖ 为热 电偶产 生 的 热 电势 Ｅ ， Ｋ１ 而 ００ ． ４×Ｔ 为冰点 补偿 电压 。 如果 以线性关 系来 近 似热 电偶 的温 度与 电压关
２１ ０ ０年
新
疆
有
色
金
属
５
基 于 ＡＤ５ 的煤矿 采 空 区测 温 系统 ９ ５
张建新 张 国斌
（ 康有 色发展公 司 阜康 ８ １ ０ ） 阜 ３ ５ ０
摘 要 针对煤矿采空 区煤炭 自 燃测温 系统 的设计 方案 ， 介绍 了该测 温系统 的硬 件组成 和软件 特点， 并对测温原 理进行 了详 细分析。
系， 直接把 ＡＤ ９ ５ ５的输 出电压 除 以 １ ０来转 成温度 值
（ １ 即 ０ｍＶ／ ）将 不 可避 免 的 产生 误 差 。 ℃ ，
图 ４
３ 程 序 设 计
经过多次试 验发 现 ， ５５输 出电压在 恒温 条件 ＡＤ ９
图 ３
下总是有 ２ ～５ｍＶ波动 ， 也就意味有 ０ ２ ． ． ～Ｏ ５℃ 的抖
集数 据 。本 电 路 设 计 可 以测 得 零 下 温 度 ， 将 一 １ 若 ０
ｒ ｕ＝Ｅｖ 一ｖ ） ．４ ２ ．１］ ２７３（３ Ｖ 去 掉 并 把 第 ７脚 接 地 ， 只 能 测 量 零 上 温 度 。 ｏ ｔ （ １ ２＋Ｏ０ＸＴ ＋Ｏ０１× ４． １ 则
第块 ５ ｌ＾ ９ 第 Ｉ５ 域Ａ ９ ￣
（ 当热 电偶 的材料均匀 时 ， 电偶所 产生 的热 电 ２ ） 热 势 的大小 与热 电偶 的长度 和直径无 关 ， 只与 热 电偶材 料 的成份 和两端 的温差有关 。
如图 １中 Ａ、 ） Ｂ 两端接合成 回路 ， 当接合 点的温度不 同
时 ， 回路 中就 会 产生 电动 势 ， 种 现 象 称 为热 电效 在 这
本 求 判 如 图 ３所 示 ， ～ ５ ０ ０℃ 内 偏 差 为 ± ０ ６℃ ， 于 动。为了消除波 动 ， 程序 设计 了去 疵点 、 平 均 、 ． 大
在工业应 用中得 到了满 意的结 果 。 ５ ０℃后 偏差将逐 渐增 大 。通过 对应 的表 格 可 以看 出 断趋 势三个 函数 ， 首先将 １ 个通道的 Ｎ个 Ａ Ｄ数据排序 ， 然后剔除 Ｍ 偏 差 为 １ ０℃ 以下 较小 ，０ ～３ ０℃偏 差 波 动 在 ２ ０ １０ ０ Ｍ 再求剩余的 Ｎ Ｍ 个 数据 的算 ～２ ℃ 左 右 ，０ ３ ０℃后 陡 然 上 升 ， ６ ０℃ 时 偏 差 已 达 到 个最大值 ， 个最小值 ， 到 ０ ＵＭ。通过多次循环得到 Ｐ个 Ｓ ＵＭ 值 ， 判 再 １ ６℃ ， 这说 明 ＡＤ ９ ５ ５自身的冷端 补偿 功 能 已经不 能 数平均值 Ｓ ＵＭ 值是否都大于上次的 Ｖ ｕ 值 ， ｏｔ 若都大于 满足测量 要求 了 ， 而言之 ， ５ ５已经 不 能靠 自身 断这 Ｐ个 Ｓ 简 ＡＤ ９ ＵＭｍａ ｘ赋予 Ｖ ｕ ， ｏ ｔ同样 若 都小 于上 次 的 Ｖ ｕ ｏｔ 的补偿功 能 准确 地 得 到 Ｖ。补 偿 电压 值 。为 解 决 以 则把 Ｓ 值， 则把 Ｓ Ｍｍｉ Ｕ ｎ赋予 Ｖ ｕ， ｏ ｔ如果有大有小则保持上 次 上问题设 计 了以下 电路 。 Ｖ ｕ 值不变 。然后 ， ｏｔ 按照上 文描述的公式和查表方法设 ２ ２ ＡＤ５ ５测 温 电 路 ． ９
… … … … … 。１ ‘ 『 ’一 一 一 。一 一 ‘ 。一 … 。 一 。１
ｎ 工 端 境 度： 为作 环温
：
１工端 境度 ２ 作环 温 为
：
１ 热 电偶 工作 原 理
１ １ 热 电偶 测 温 原 理 ．
仑 碟 翱
图 ２
两种不同成份的导体（ 为热 电偶 丝材或 热电极 ， 称
电势 和温度 的关 系近 似线 性 ， 格 便 宜 ， 目前 用 量 那 么 Ｅ 一Ｖ。 ： 即为所 求 。 价 是 Ｋ１ 一Ｖ ， 最大 的热 电偶 。在 使用 热 电 偶 时对 冷 端 的补偿 是 必
不可 少的 ， ５ ５ ＡＤ ９ ＡＱ／ Ｑ芯 片是针 对 Ｋ 型热 电偶 专 Ｃ 门设 计的带 有冷端 补偿 的温度变 送器 ， 但其 线性度 在 测量 １ ０ 讨论 在采 空区实 际测温时 如何减 小此 误差 。
℃， 它们输 出 的 电压 值 经 自身 的冷 端 补 偿 后 符合 １ Ｏ
图 １
ｍＶ／ ℃的特 性 ， 由此 可 以算 出工作端 的 温度 。本文 重
１ ２ 热 电偶 的热电势 ．
点介绍冷端补偿 的原理 。
ＡＤ ９ 是利用硅集成 电路对 温度灵 敏 的特性 来测 ５５ （ １ 电偶 的 热 电 势是 热 电 偶 两 端 温 度 函数 的 量冷端 电压 ｖ 的值 。因此热电偶 的输 出电压加上此补 ）热 ２ 差， 而不 是热 电偶 两端温 度差 的 函数 ， 图 ２ 见 。１ 号热 偿电压 ， 就如同参考 接合点 的温 度是在 ０℃ ， 以这种 所 电偶 的两端是 在 不 同 的环 境 温 度 Ｔ 、 下 ， 样 的 补偿又称 冰点 补偿 。因为热 电偶 的参考 函数 皆是 以 ０ Ｔ 这 温度差 下就会产 生热 电势 Ｅ 。Ｔ 环境 下测 得 １ Ｋ１ 号 ℃ 作 为基准温度 ， ０℃时输出电压为 ０Ｖ， 即 经冰点补 热 电偶 的 电压 为 Ｖ。 而 同类 型 的 ２号 Ｋ 型热 电偶 的 偿的电压值才 可直接使用参 考函数 。Ａ ￣９ ； Ｉ ５的输 出的