K型热电偶冷端补偿方案
试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理
试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理嘿，咱今儿就来说说热电偶冷端温度补偿那些事儿！热电偶这玩意儿啊，就像个敏感的小家伙，它的测量可容易受冷端温度影响啦。
咱先讲讲补偿导线法。
你就把它想象成给热电偶找了个好帮手，这补偿导线呢，能把热电偶的冷端延长到一个温度相对稳定的地方，就好比给它搭了个安稳的小窝，这样不就能减少冷端温度变化带来的干扰啦！还有冰浴法呢！这就像是给热电偶洗了个冷水澡，把冷端放在冰和水的混合物里，让它处在一个固定的低温环境下，那它不就老实啦，测量起来也更准确咯。
电桥补偿法也挺有意思。
就好像给热电偶旁边放了个小天平，通过调整电桥的电阻来平衡冷端温度变化产生的影响，是不是很神奇呀！计算修正法呢，就像是给热电偶的测量结果做了一次精心的修正手术。
根据冷端实际温度和已知的关系式，把不准确的地方给它修正过来，让数据变得更可靠。
咱为啥要这么大费周章地去补偿热电偶冷端温度呀？这还用问吗！不补偿的话，那测量结果能准吗？就好比你要去一个地方，路线都没搞清楚，那能顺利到达目的地吗？肯定不行呀！这些补偿方法就是给热电偶指了条明路，让它能更准确地为我们服务呀。
热电偶在各种工业领域都大显身手呢，要是没有这些补偿方法，那它可就要闹脾气啦！所以呀，我们得好好对待它，用这些巧妙的方法让它乖乖听话，给我们提供精确的温度数据。
你想想看，要是工厂里的温度测量不准确，那生产出来的东西质量能有保障吗？要是科研实验里的温度数据不靠谱，那实验结果还能可信吗？所以说呀，热电偶冷端温度补偿可不是小事儿，它关系到好多重要的事情呢！总之呢，这些补偿方法各有各的好，我们得根据实际情况选择合适的方法，让热电偶发挥出它最大的作用。
这就是热电偶冷端温度补偿的奥秘所在，大家可得记住咯！。
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法1. 引言1.1 热电偶冷端温度热敏电阻补偿法的定义热电偶冷端温度热敏电阻补偿法是一种在热电偶测温过程中常用的方法。
热敏电阻通过其对温度的敏感性，可以帮助补偿热电偶冷端温度引起的误差，从而提高测量精度。
这种补偿法可以有效地消除热电偶测温中由于冷端温度变化引起的测量误差，使得测量结果更加准确可靠。
通过合理选择和配置热敏电阻，结合适当的补偿算法，可以实现热电偶测温系统的自动补偿，提高系统的稳定性和准确性。
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法在工业控制领域有着广泛的应用，可以应用于各种温度测量场合，为工业生产提供了重要的技术支持。
通过深入研究和优化，热电偶冷端温度热敏电阻补偿法有望在未来发展中发挥更大的作用，为实现智能化、自动化的工业控制系统提供更好的解决方案。
1.2 热电偶原理简介热电偶是一种常用的温度测量传感器，原理是利用两种不同材料的导体连接起来，当两种导体的接触处温度发生变化时，会产生热电势差，通过测量这个热电势差来推算温度。
热电偶的工作原理基于热电效应，即在两种不同材料接触处会产生电动势。
热电偶的优点在于其响应速度快、测量范围广、结构简单、成本低廉等特点，因此在工业领域被广泛应用于温度测量。
但是热电偶在测量过程中存在着一些误差，其中主要的一个误差源就是热电偶冷端的温度影响。
为了解决热电偶冷端温度对测量结果的影响，常常使用热敏电阻补偿法。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，可以根据热敏电阻的变化来补偿热电偶冷端温度的影响，从而提高测量精度。
热电偶原理简单易懂，结构简单且稳定，广泛应用于工业领域的温度测量中。
通过热敏电阻补偿法，可以进一步提高热电偶的测量精度，使得其在工业自动化控制中发挥更大的作用。
2. 正文2.1 热敏电阻的原理及特性热敏电阻是一种温度敏感元件，其电阻值随温度的变化而变化。
其原理是在一定温度范围内，热敏电阻的电阻值与温度呈线性关系。
通常热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小，反之亦然。
k型热电偶冷端补偿方案
k型热电偶冷端补偿方案热电偶是一种常用的温度检测设备，广泛应用于工业和科学领域。
它由两种不同材料的金属导线组成，通过两端的温度差异产生的热电势来测量温度。
然而，热电偶的冷端温度并非始终恒定，这就需要我们采取相应的补偿方案来保证测量结果的准确性。
为了解决冷端温度变化对热电偶测量的影响，我们可以采用冷端补偿方法。
冷端补偿方案旨在通过一系列措施来抵消冷端温度的变化，从而提高测量的准确性和稳定性。
1. 环境隔离首先，我们可以采取环境隔离的措施。
将热电偶的冷端与环境隔离，避免外部环境因素对冷端温度的影响。
可以采用保温材料或者将冷端放置于恒温腔内来实现环境隔离。
2. 温度补偿电路其次，我们可以引入温度补偿电路。
通过测量冷端温度，然后根据温度变化来调整输出的热电势，以实现对冷端温度的补偿。
这可以通过添加电路元件、传感器和控制器等来实现。
3. 使用冷端补偿导线另外，选用适当的冷端补偿导线也是一种有效的补偿方案。
冷端补偿导线与热电偶连接，可以通过导线自身的材料特性来对冷端温度进行补偿。
而K型热电偶常使用镍铝和铜作为导线材料，所以选用相应的冷端补偿导线能够有效抵消冷端温度的变化。
4. 系统校准最后，对热电偶系统进行定期的校准也是非常重要的。
通过与已知温度进行比对，对热电偶系统进行误差校正。
校准可以帮助我们了解系统的准确性，并及时调整补偿方案，以保证测量结果的准确性。
总结起来，k型热电偶冷端补偿方案包括环境隔离、温度补偿电路、冷端补偿导线和系统校准等方面。
通过综合应用这些补偿方案，我们可以有效抵消冷端温度的变化对热电偶测量的影响，提高温度测量的准确性和稳定性。
注：本文所述的k型热电偶补偿方案仅供参考，具体应根据实际需求和情况灵活应用。
K型热电偶冷端补偿方案
K型热电偶冷端补偿方案时间:2007-12-07 来源: 作者:郭锐徐玉斌点击：1742 字体大小:【大中小】1 引言在SMT 行业中为满足自动化大批量生产的需要,绝大多数企业采用隧道式连续传送结构的回流焊炉。
这种回流焊炉普遍至少具有3 个温区。
由于印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多,因此对于回流焊炉操作者来说只凭经验,很难在短时间内把这种回流焊炉的温度和传动速度调节到最佳状态。
因此,须将细丝状K型热电偶的探头用焊料或高温胶粘剂固定在印制板的监测点上,温度记录器和印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过,与此同时,记录器自动以预定时间间隔采样热电偶的温度信号,并将随时间变化的温度数据保存在记录器的非易失性存储器中。
在此过程中, 温度记录仪的外界温度可能达到270 ℃以上,其内部温度采取必要的隔热技术后也在60 ℃左右。
而热电偶的理论冷端温度为纯水冰点温度(0 ℃) ,故而必须对此给予补偿。
2 方案选择2.1 硬件系统方案现有产品多采用3 种方法测量冷端环境温度。
(1) 直接借用CPU 内部温度传感器,如Cygnal 的CF020。
然而,首先记录仪内部温度场并不均匀,热点偶补偿线接入点的温度与CPU 的表面温度存在差值;其次,集成温度传感器的灵敏度一般为0.1 ℃,精度±2 ℃,难以满足测量要求。
(2) 使用新型智能温度传感器,如美信DS1626,12bit 采样精度,3 线串行数据通信, 0 ℃to + 70 ℃，2.7V<VDD<3.0V 的条件下,灵敏度0.0625 ℃,最大误差±0.5 ℃。
但此方法同样存在芯片外壳对环境温度的滞后性影响问题。
另外,仪器内部的环境温度最大变化率可能达到1 ℃/S ,而芯片电气特性要求采样周期超过0.75S ,周期相对过长。
(3) 高精度A/D 采样芯片+远端温度传感器。
经过理论分析和实践,我们采用了改进型的第3种方案。
传感器与检测技术：热电偶冷端温度补偿
3
01
热电偶冷端温度补偿
补偿方法 （1）补偿导线法 （2）热电偶冷端温度恒温法 （3）公式修正法 （4）显示仪表的机械零点调整法（已淘汰） （5）补偿装置法
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01
热电偶冷端温度补偿
１.补偿导线法
组成：补偿导线合金丝、绝缘层、屏蔽层和护套。
作用：实现了冷端迁移，延长热电偶冷端 降低了电路成本。
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01
线性插值法反查K型热电偶分度表 T=701.5℃
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01
热电偶冷端温度补偿
案例
用K型热电偶测量温度时，其仪表指示为520℃，而冷端温度为25℃，则实际温度 为545℃，对吗？为什么？正确值为多少？
解：不对。其仪表指示为520℃，是认为冷端为0℃测量，而实际测量时冷端温度 为25℃，没有进行冷端温度补偿。
提问：请说出你的实 验桌上热电偶与补偿 导线的型号，及正负 极？
＋＋ ＋
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01
热电偶冷端温度补偿
２.热电偶冷端温度恒温法
适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。
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01
热电偶冷端温度补偿
3.公式修正法
在实际应用中，热电偶的冷端往往不是０℃，而是环境温度，这时测 量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产 生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。
注：补偿装置做入卡件或数字显示仪表中。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由计算机系统的输入卡件或数字仪表的输入电路来处理并转换成数字 信号经接口送入计算机，并采集卡件处温度t0进行补偿处理后再显示或控 制。
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02
热电偶测温系统
基本测温系统 热电偶+补偿导线+模拟显示仪表（机械调零） 热电偶+补偿导线+数字显示仪表（自带冷端温度补偿）
热电偶测温原理及冷端温度补偿方法
热电偶测温原理及冷端温度补偿方法(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除热电偶测温原理及冷端温度补偿方法院系：化工学院化机系班级：姓名：学号：热电偶测温原理及冷端温度补偿方法热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表，温精确度高，显示仪表配合，广泛用来测量气体、蒸汽、液体等介质－200℃～16000℃范围内的温度，殊情况下可测－2700℃～28000℃，态响应快，惯性小，械强度高，压性能好，高温可达28000℃，震性能好，且便于信号的远距离传送和实现多点切换测量，自动记录和集中控制，能稳定、测量精度高、准确可靠、使用寿命长、结构简单、制造容易、装配简单、更换方便和使用维护方便，测量范围广，可作为标准计量，量值传递之用，以在科学研究和工业生产中应用广泛，为测温仪表，建筑环境与设备工程中应用也非常广泛。
热电偶测温的测温系统的热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
测温原理基于物理学中“热电效应”现象，是把任意两种不同的导体（或半导体）连接成闭合回路，果两个接点的温度不同，回路中就会产生热电势，热电流，就是“热电效应”。
热电偶温度计就是利用该原理，两种不同的金属材料一端焊接而成的，接的一端叫测量端（也叫热端或工作端），未焊接的一端叫参考端（也叫冷端或自由端），如果参考端的温度恒定不变，热电势的大小和方向就只与这两种材料的特性和测量端的温度有关，热电势和温度之间有一个固定的函数关系，用这个关系，要测量出热电势的大小，配以测量毫伏级电势信号的仪表或变送器就实现了温度的测量或温度信号的变换。
在进行温度测量时，热电偶热端插入被测温的设备或管道中，其热端感受被测介质的温度，冷端置于恒定的温度之下，用连接导线连接电气测量仪表。
根据热电偶基本定律之一的中间导体定律，热电偶回路中接入第三种金属材料时，要该材料两个接点的温度相同，电偶所产生的热电势将保持不变，不受第三种金属接入回路中的影响。
热电偶冷端温度补偿原理
热电偶冷端温度补偿原理热电偶是一种常用的温度测量仪器，其工作原理基于热电效应。
热电偶由两种不同金属导线组成，它们连接在一起并形成一个闭合电路。
当两个连接处存在温度差异时，热电偶会产生电势差，从而可以通过测量电势差来确定温度。
然而，热电偶的测温精度受到许多因素的影响，其中一个重要因素是冷端温度的影响。
在实际应用中，热电偶的冷端通常暴露在环境中，而环境温度的变化会导致冷端温度的变化，从而对测温精度产生影响。
为了补偿冷端温度的影响，需要进行冷端温度补偿。
热电偶冷端温度补偿的原理是基于冷端温度和热电势之间的关系。
冷端温度补偿可以通过两种常见的方法进行，分别是冷端补偿导线和冷端补偿电阻。
冷端补偿导线是一种将冷端延伸至测量回路的导线。
这种导线使用与热电偶相同的材料，通过将冷端与测量回路中的其他部分连接起来，使它们共同受到环境温度的影响。
冷端补偿导线的长度通常比较长，以便尽量降低冷端温度的变化对测量结果的影响。
通过测量冷端补偿导线的温度，可以通过查表或计算的方式得到与之对应的补偿值，然后将其加到测量结果上，从而实现冷端温度的补偿。
冷端补偿电阻是一种通过给测量回路加入电阻来实现冷端补偿的方法。
这种电阻的阻值与冷端温度呈线性关系，通过测量电阻的阻值，就可以得到与之对应的冷端温度值，并进行相应的补偿。
冷端补偿电阻通常采用铜-常数类型的合金，其电阻温度系数与热电偶相匹配。
对于常见的热电偶类型，如K型、T型和E型等，都可以通过冷端补偿导线或冷端补偿电阻来实现冷端温度的补偿。
实际应用中，可以根据具体情况选择合适的补偿方法。
需要注意的是，冷端温度补偿只能补偿冷端温度对测温结果的影响，对于其他因素引起的误差，如热电偶线材温度梯度、连接头温度和测量电路的影响等，仍需要进行相应的补偿和校正。
总之，热电偶冷端温度补偿是为了提高测温精度而进行的一项重要措施。
通过冷端补偿导线或冷端补偿电阻，可以降低冷端温度变化对测温结果的影响，从而得到更准确的温度测量值。
k热电偶补偿导线
K型热电偶补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层组成。
在一定温度范围内（包括常温），具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处温度变化所产生的误差。
在使用过程中，需要将热电偶的参比端远离电源，以保持稳定的温度。
此外，应选择与所使用的热电偶种类和所使用的场合相匹配的补偿导线，并根据工作温度范围进行选择。
在使用长度方面，建议控制在15米内，如果超出这个长度，建议使用温度变送器进行信号传输。
在选择和使用补偿导线时，还需要注意以下问题：
确认需要补偿的电压或电流范围，并选择相应的补偿导线。
确认需要传输的距离，并根据传输距离选择适当的线径和规格。
注意保护接点处不要受到外界干扰或温度变化的影响，以保持测量精度。
在使用过程中，应定期检查补偿导线的完好性，如有损坏应及时更换。
注意不要将补偿导线与动力线或干扰源交叉或平行铺设，以免影响测量精度。
热电偶的冷端补偿
（2）公式修正法
热电偶的冷端补偿
第二组成员：黄贤军 江然 蒋思雪 李兵 李国宁 李强 李文
热电偶冷端温度补偿
热电偶的热电势是两个接点温度的函数
表, 只有当冷端温度不变时,热电势才是 热端温度的单值函数。 实际应用中,热电偶冷端所处环境温度总 有波动,从而使测量得不到正确结果, 必 须采取补偿措施。
（1）恒温法
SNC（铜镍）
KNC（铜镍） KNX（镍硅） NNX（镍硅） ENX（铜镍） JNX（铜镍） TNX（铜镍）
红
红 红 红 红 红 红
绿
蓝 黑 灰 棕 紫 白
使用补偿导线时注意问题：
① ②
补偿导线只能用在规定的温度范围内（ 0~100 ℃）； 热电偶和补偿导线的两个接点处要保持温度相同；
③
④ ⑤
不同型号的热电偶配有不同的补偿导线；
（3）仪表机械零点调整法
仪表的机械零点为仪表输入电势为零时,指针 停留的刻度点, 也就是仪表的起始点。若预知 热电偶冷端温度为t0,在此时相当于人为给仪 表输入热电势EAB(t0, 0),在接通测温回路后, 输入仪表的热电势为： EAB(t,t0) + EAB(t0,0) = EAB(t,0) 使仪表指针指示热端温度t值。 仪表机械零点调整法比较简单, 如热电偶冷 端温度波动频繁,变化较大,不宜采用此法。
补偿导线由正、负极需分别与热电偶正、负极相连；
热电偶测温冷端补偿方法
热电偶测温冷端补偿方法
以下是 6 条关于“热电偶测温冷端补偿方法”的内容：
1. 嘿，你知道吗？补偿电桥法就像是给热电偶加上了一把保护伞！比如说，在工业生产中，就像一位默默守护的卫士，时刻保障着温度测量的准确性。
它通过一个专门设计的电桥来自动补偿冷端温度变化的影响呢，厉害吧！
2. 哇塞，冰水混合物法也很绝啊！这就好比是在炎热夏天里的一碗清凉冰沙，给热电偶带来清爽。
比如在一些实验环境下，把冷端放在冰水混合物中，那效果，杠杠的，能让测量更精确哟！
3. 恒温槽法呀，简直是个神奇的存在呢！可以把它想象成是一个温度的保险箱。
在一些对精度要求极高的场合，像科研实验室里，把冷端放在恒温槽中，就像是给热电偶安了一个舒适的家，保证测量稳稳当当！
4. 计算修正法，就如同解题高手一样！当你面对复杂的温度情况时，它能巧妙计算修正。
就像在车间里，工人师傅根据已知数据进行精确修正，让温度测量不再有偏差，这不是很妙吗？
5. 软件修正法也超厉害的呀！你想想看，这不就是给热电偶配备了一个智能大脑嘛！比如在智能控制系统中，通过软件程序来修正冷端温度的影响，多牛啊！
6. 热电偶调零法，类似于让一切回到原点重新开始呀！就好像运动员比赛前的准备状态。
在一些简单的测量场景里，轻松调零，然后开启准确的温度测量之旅，是不是很不错呢？
我的观点结论：这些热电偶测温冷端补偿方法各有其独特之处和适用场景，我们要根据实际需求合理选择和运用，才能让温度测量更加精准有效！。
热电偶冷端温度补偿的方法
热电偶冷端温度补偿的方法热电偶是一种常用的温度传感器，它通过两种不同金属之间的热电效应来测量温度。
热电偶的工作原理是基于“塞贝克效应”，当两个不同金属连接在一起形成一个闭合回路时，当回路的两个端口之间存在温度差异时，会在回路中产生一个电势差，进而通过测量这个电势差来确定温度。
热电偶应用广泛，但是它也存在一个问题，即温度补偿问题。
在实际应用中，热电偶所测量的温度是冷端连接到测量设备时的温度。
然而，在测量过程中，冷端的温度会受到环境的影响而发生变化，从而导致测量结果的误差。
为了解决这个问题，需要进行热电偶冷端温度补偿。
1.传输补偿法：传输补偿法是通过将温度传输到热电偶冷端处来抵消温度变化造成的误差。
这可以通过使用一个热电偶延长电缆来实现，将延长电缆的金属部分与热电偶冷端连接，从而使热电偶冷端处的温度与待测温度保持一致。
这样，在测量时，可以将延长电缆的冷端连接到测量设备，从而得到更准确的温度测量结果。
2.冷端补偿法：冷端补偿法是通过在测量设备中添加一个温度传感器来测量冷端的温度，并将测得的温度值作为补偿值来修正测量结果。
这种方法可以在测量设备中添加一个冷端温度补偿电路，通过对冷端温度进行实时监测，并将测得的温度值与热电偶的测量值进行比较，从而得到更准确的温度测量结果。
3.数字补偿法：数字补偿法是通过使用数字信号处理技术对温度进行补偿。
这种方法中，热电偶的输出信号被转换为数字信号，并通过一系列算法对温度进行修正。
这些算法可以根据热电偶的特性和环境条件进行调整，从而得到更准确的测量结果。
数字补偿法可以通过微控制器或数字信号处理芯片实现，从而实现自动温度补偿。
4.软件补偿法：软件补偿法是通过在测量设备中使用软件算法对温度进行补偿。
这种方法中，热电偶的测量值和冷端温度的测量值被输入到一个计算机程序中，通过计算机程序对温度进行修正。
软件补偿法可以根据热电偶的特性和环境条件进行调整，从而得到更准确的测量结果。
这种方法常用于需要高精度测量的应用中。
基于单片机的K型热电偶冷端自动补偿设计
第２２卷第１期２００９年１月机电产品开簋与纠新Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＶ０１．２２，Ｎｏ．１Ｊａｎ．．２００９基于单片机的Ｋ型热电偶冷端自动补偿设计汪定江，王东锋，杨后川（空军第一航空学院，河南信阳４６４０００）摘要：以单片机强大的数据处理功能为基础，以试验数据的拟合而不是理想集成运放的计算公式为测量依据．提出了检测环境电势和现场电势的新方法．并根据两者之和即为热电偶标准电势这一基本依据，设计了热电偶冷端自动补偿系统的硬件及相关软件。
由于采用了软件对各电势信号处理。
大大简化了传统补偿电路，使硬件设计仅包括环境温度测量、现场电势测量及单片机的信号处理三个模块．并且显著降低了成本。
仿真及试验结果表明。
本补偿系统可使控温最大偏差＜５℃。
关键词：Ｋ型热电偶；冷端补偿；单片机；热端温度中图分类号：ｔＩＰ３６８文献标识码：Ａ文章编号：１００２—６６７３（２００９）０１—１２３—０３０引言热电偶在热处理炉温控制、航空发动机排气温度检测等１００．１３００％较高温度测量领域有着广泛应用１１１．其测量精度意义重大。
由于反映热电偶所测热源温度的热电势是在其冷端温度为０℃时测量的日．而实际应用中。
热电偶冷端温度往往不是０℃。
并可能受环境影响而在一５０一＋５０℃范围内变化．这种大幅度的环境温度变化可使热电偶的测量产生巨大误差，如不进行冷端补偿，必将严重影响产品质量和设备状况的精确监控ｐｌ。
传统的热电偶冷端补偿方法是在使用前根据环境温度进行调零。
但即使在一个工作日内的环境温度变化也很大．如早上和中午的温差可能超过１０℃．人工不可能随环境变化而对热电偶进行时时调零。
除此以外，进行冷端补偿的电路往往非常复杂．除了需要专用集成电路和传感器以外，还必须附加众多的电阻、电容和集成运放等外围元件，大大增加了电路成本和体积。
显然开发一种线路简单、测量可靠并能实现冷端自动补偿的热电偶测温仪表，对于工业生产和科研实践具有重要的实用意义。
MAX6675中文数据手册
超过了最大额定值可能造成永久损坏。器件持续运行在最大额定值，将会影响可靠性。
电气特性
(没有特别指出，VCC=+3.0V 到+5.5V，TA=-20℃到+85℃。典型值测量在 25℃)(Note1)
参数
温度误差
热电偶转 换当量 冷端补偿 误差 分辨率 热电偶输 入阻抗 电源电压 电源电流 上电复位 阈值 上电复位 迟滞 转换时间 串行接口 输入低电 压 输入高电 压
在转换热电偶电压为等效的温度值之前， 必须补偿热电偶冷端（MAX6675 环境温度） 和虚拟的 0℃之间的差值。对于 K 型
热电偶，电压变化率为 41μ V/℃。下面 这个线性方程描述了热电偶的温度特性。
–热电偶输出电压(μ V)
–热电偶远端偶温度
– 环境温度
冷端补偿
热电偶的功能是感应热电偶两端的温度差。 热电偶的热端可以测量 0℃到+1023.75℃ 的温度范围。冷端（MAX6675 所在的电路 板）的温度只能在-20℃到+85℃范围内。 当冷端的温度波动时，MAX6675 也能精确 的感知热电偶两端的温度差。MAX6675 可 以感知并修正冷端温度的变化。器件采用 热敏二极管将环境温度转换为电压，为了 计算实际温度，MAX6675 将会测量热电偶 输出端到热敏二极管之间的电压。器件内 部电路将会把二极管电压(检测环境温度) 和热电偶电压(检测远端环境温度)传到 ADC 中的转换功能模块中，用来计算远端 的实际温度。
典型的运行特性 输出误差和电压差
3
冷端补偿 K 型热电偶数据转换器（0℃到+1024℃）
引脚 命名
1
GND
2
T-
3
T+
4
k型热电偶冷端补偿方案
K型热电偶冷端补偿方案1. 引言热电偶是一种常见的温度测量传感器，用于测量各种工业和科学应用中的温度。
在热电偶中，为了准确测量温度，冷端（连接仪表端）需要与参考温度保持一致。
然而，由于冷端受到外界环境温度的影响，会发生温度差异，从而降低测量的准确性。
因此，需要采取冷端补偿方案以提高测量的可靠性。
2. 冷端补偿的原理冷端补偿的原理是通过增加冷端温度的距离来抵消外界环境温度的影响。
常用的冷端补偿方案是使用冷端温度补偿器，并且根据不同应用需求选择适当的补偿器型号。
3. 冷端补偿器的选择根据热电偶的型号和测量要求，选择适当的冷端补偿器非常重要。
对于K型热电偶，常用的冷端补偿器有以下几种选择：3.1 冷端补偿导线冷端补偿导线是最简单和经济的冷端补偿方案。
它通过将热电偶的冷端与补偿导线相连，使冷端的温度保持稳定。
冷端补偿导线通常由镍铝、镍铜合金等材料制成，与热电偶的材料相匹配。
3.2 温度转换器温度转换器是一种将冷端温度转换为电信号输出的设备。
它可以将冷端温度转换为标准信号，例如4-20mA或0-10V，以供后续仪表测量和控制使用。
温度转换器通常具有高精度和稳定性。
3.3 补偿仪表补偿仪表是一种集成了冷端补偿功能的仪表设备。
它能够实时监测冷端温度，并根据设定的补偿算法进行补偿，从而提高温度测量的准确性。
补偿仪表通常具有显示屏和输出接口，方便用户进行操作和数据读取。
4. 冷端补偿方案的实施根据实际需求和应用环境，选择合适的冷端补偿方案并实施以下步骤：4.1 安装冷端补偿器根据冷端补偿器的使用手册，将补偿器正确连接到热电偶的冷端，并与外部仪表或控制系统连接。
4.2 设置补偿参数对于补偿仪表，需要根据实际情况设置合适的补偿参数，例如环境温度范围、补偿算法等。
4.3 进行测量和验证使用合适的测试设备，对热电偶进行温度测量，并与参考温度进行比较。
验证冷端补偿方案的效果，确保测量的准确性。
5. 注意事项在选择和实施冷端补偿方案时，需要注意以下事项：•确保冷端补偿器与热电偶的相容性，防止材料不匹配导致测量误差。
k型热电偶adc采样电路
k型热电偶adc采样电路K 型热电偶 ADC 采样电路设计简介K 型热电偶是一种常用的温度传感器，可将温度变化转换为电势差。
为了将其输出与数字系统接口，需要一个 ADC 采样电路。
本文将详细介绍设计此类电路的步骤和注意事项。
电路设计1. 热电偶选择：选择量程涵盖预期温度范围的 K 型热电偶。
2. 冷端补偿：热电偶需要一个冷端参考，通常使用室温补偿电路。
3. 放大器：使用运放（运算放大器）来放大热电偶的微小输出电压。
选择具有低偏置电流和低输入噪声的运放。
4. ADC：选择具有足够分辨率和采样率的 ADC。
分辨率决定温度读数的精度，而采样率影响响应时间。
5. 滤波：使用低通滤波器去除热电偶和放大器输出中的噪声。
电路图元件选择1. 放大器：使用具有高输入阻抗和低输出阻抗的运放。
考虑 AD8551 或INA122 等型号。
2. ADC：选择具有 12 位或更高分辨率和至少 100 ksps 采样率的 ADC。
MAX11105 或 ADS131A04 等型号适合此应用。
3. 滤波器：使用截止频率为 10 Hz 至 100 Hz 的单极低通滤波器。
选择电容器为 100 nF 至1 μF，电阻为1 kΩ 至10 kΩ。
布局注意事项1. 接地：建立一个干净的接地平面以减少噪声。
2. 布线：使用短而粗的导线将热电偶连接到电路。
3. 屏蔽：屏蔽电路以防止外部噪声源。
校准校准电路包括：1. 零点校准：在室温下校准电路输出为 0。
2. 满量程校准：在已知温度下校准电路输出与温度之间的关系。
应用该 ADC 采样电路广泛用于工业、医疗和科学应用，包括： 1. 温度监测：监测设备或过程的温度。
2. 热成像：生成温度分布图。
3. 数据采集：收集温度数据用于分析。
热电偶需要冷端温度补偿的原因和五种温度补偿方法
热电偶需要冷端温度补偿的原因和五种温度补偿方法 本文源自《仪表工问答》自控图书，文章分析热电偶需要进行冷端温度补偿的原因，并提供热电偶常用的五种冷端温度补偿方法供大家参考。
热电偶为什么需要进行冷端温度补偿？从热电偶工作原理知，热电偶热电势的大小，不但与测量端的温度有关，而且还与参比端的温度有关，在实际应用中习惯把热电偶的参比端称为冷端。
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为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，而热电偶分度表中，参比端温度均为零。
但在应用现场，参比端温度千差万别，不可能都恒定在零，这就会产生测量误差，为了保证测量结果的准确性，就要对热电偶冷端进行温度补偿。
热电偶常用的冷端温度补偿方法有哪些？1、冰浴法冰浴法常用在实验室，即把参比端温度恒定在0℃，但做起来成本高、难度大。
2、冷端温度校正法冷端温度校正法常用在要求不高的场合，即当冷端温度无法恒定为0℃，就需要对仪表的指示值进行修正。
做起来容易但误差较大。
3、补偿电桥法补偿电桥法较少单独使用，是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势变化值，补偿电桥有单独产品。
4、补偿导线法补偿导线法这是最常用的方法，即把热电偶延长。
把冷端引至温度较稳定地地方（通常为控制室），然后由人工来调整冷端温度，即把仪表零点调至室温，或由仪表内电路进行自动补偿。
对于贵金属热电偶把热电偶延长也是不可能的，因为价格太高行不通，就用热电特性相近的贱金属来做补偿导线，中间温度定律是应用补偿导线理论基础。
补偿导线并不能自动补偿热电偶冷端温度的变化，仅只是将热电偶冷端引至温度较稳定地地方而已，补偿还要人工和仪表来进行。
5、显示仪表内部自动补偿法不管是早期的电子电位差计，还是现在的显示仪表、微型彩色无纸记录仪、相关的DCS板卡等，都无一例外采取自动补偿的方法，有采用铜电阻补偿的，有采用补偿电桥的，有采用三极管PN结随着温度的变化其结电压也发生变化来补偿的。
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K型热电偶冷端补偿方案
时间:2007-12-07 来源: 作者:郭锐徐玉斌点击：1742 字体大小:【大中小】
1 引言
在SMT 行业中为满足自动化大批量生产的需要,绝大多数企业采用隧道式连续传送结构的回流焊炉。
这种回流焊炉普遍至少具有3 个温区。
由于印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多,因此对于回流焊炉操作者来说只凭经验,很难在短时间内把这种回流焊
炉的温度和传动速度调节到最佳状态。
因此,须将细丝状K型热电偶的探头用焊料或高温胶粘剂固定在印制板的监测点上,温度记录器和印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过,与此同时,记录器自动以预定
时间间隔采样热电偶的温度信号,并将随时间变化的温度数据保存在记录器的非易失性存储器中。
在此过程中, 温度记录仪的外界温度可能达到270 ℃以上,其内部温度采取必要的隔热技术后也在60 ℃左右。
而热电偶的理论冷端温度为纯水冰点温度(0 ℃) ,故而必须对此给予补偿。
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2 方案选择
2.1 硬件系统方案
现有产品多采用3 种方法测量冷端环境温度。
(1) 直接借用CPU 内部温度传感器,如Cygnal 的CF020。
然而,首先记录仪内部温度场并不均匀,热点偶补偿线接入点的温度与CPU 的表面温度存在差值;其次,集成温度传感器的灵敏度一般为0.1 ℃,精度±2 ℃,难以满足测量要求。
(2) 使用新型智能温度传感器,如美信DS1626,12bit 采样精度,3 线串行数据通信, 0 ℃to + 70 ℃，2.7V<VDD<3.0V 的条件下,灵敏度0.0625 ℃,最大误差±0.5 ℃。
但此方法同样存在芯片外壳对环境温度的滞后性影响问题。
另外,仪器内部的环境温度最大变化率可能达到1 ℃/S ,而芯片电气特性要求采样周期超过0.75S ,周期相对过长。
(3) 高精度A/D 采样芯片+远端温度传感器。
经过理论分析和实践,我们采用了改进型的第3种方案。
如图1 所示,硬件系统主要由基准电压源(ADR420) 、高精度采样芯片(MAXIM1403) 、温敏三极管(3DG6) 和CPU(CF320) 组成。
图1 硬件系统原理图
ADR420 提供2.048V 基准电压,精度0.05 % ,温漂3PPM/℃。
MAX1403 是一种18 位、过采样的AD 芯片,它利用Σ-△调制器和数字滤波器可实现真正的16 位转换精度。
MAX1403 能够提供具有独立编程( 增益从1V/V —+128V/V) 的三路真差动输人通道,并能补偿输人参数电压的直流失调。
而这三路真差动输人通道还能组成五路伪差动输人通道。
另外,该芯片还具有两个附加的差动校正通道,以便对增益和失调误差进行校正。
片内数字滤波器能够对线路频率和有关谐波频率进行处理,并使这些频率的幅值为零,以使得在无需外接
滤波器的条件下也能获得较好的滤波效果,同时提高输出端数字信号的质量。
以本系统基准电压2.048V 为例,MAX1403 可感知最小电压(1 倍PGA) ,即1LSB 对应2.048/216 =0.03125mV ,已经远小于温敏三极管2mV/℃,可感知温度变化量小于0.02 ℃,采取防波动措施后,可保证PN 结0.2 ℃和系统0.5 ℃的误差要求。
2.2 软件计算方法
总体程序流程图,如图2 所示。
应用前,先测定温敏晶体管在冰点(冰水混合物) 和沸点(这两种状态下,水温较恒定,可用工业高精度水银温度计测量) 下的电压值,作为差值运算的端点;然后再利用温敏晶体管测量仪器内部环境温度;最后由温度补偿公式(式1) 得到测量点
温度。
T = TC+k·T0 (1)
其中T 为测量点温度,TC为通过热电偶得到的补偿前的温度,T0 为晶体管测得的热电点偶冷端环境温度,k 为比例系数(随热电偶介质及温度补偿区间的不同而变化) 。
图2 软件程序流程图唛鹏戋滅笔铧見惬衬担莸產癣顆缮饬顧饋樯潛鹇鲦鵓艺懷鯨慘軟腫艱烁徕滿罢唤績惲賢憫蠍鍰衛締卤緹揽鉬砀妈鯗曖縫諑僥诳岂个躏對綬规颜軾凫颐玀躏飒铳侪轸擰輩邊苹馑缁馋决鱈惡鐫蜡蜡槳靜蛻澩颌
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3 理论依据
3.1 热电偶原理
现就使用热电偶测温仪表需要应用的基本定律中第三条——“中间温度定律”的阐述如下:
图3 中,热电偶AB 在接点温度T、冷端温度0 ℃时的热电势EAB(T,0) ,等于热电偶AB 在接点温度为T、冷端温度To 的热电势EAB(T,To) ,以及接点温度为To 、冷端温度0 ℃时EAB(To,0) 的代数和。
即EAB(T,0) = EAB(T,To) + EAB(To ,0) 。
证明如下:
式中:e ——单位电荷;
k ——波乐兹曼常数;
NA , NB ——导体A 和B 的电子密度,它们均为温度的函数。
EAB ——热电偶闭合回路中总的热电动势。
3.2 PN 结测温原理
半导体理论和实验证明,在- 50 ℃～+ 150 ℃的范围内,当发射结正偏时,不管集电结
反偏还是零偏,在一定的集电极电流形式下,NPN 硅晶体管的基极-发射极正向电压UBE 随
温度T 的增加而减小。
并有良好的线性关系,其电压温度系数约-2.1mv/ ℃,如图4 所示。
因此,晶体管3DG6 不但可以作为通常的电子器件使用,而且也是一种价格低廉,取材方便,性能良好的温度传感器。
于是,当前热电偶冷端温度值T0 ,便可按式3 由线性插值计算得出。
式中:N 为测量输出, T0 是晶体管测出的当前热电偶冷端温度值,Nf 对应本地水在沸点Tf 时的输出电压,Nb 则对应本地水在冰点Tb 时的输出电压。
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4 测试结果
测试热电偶的型号为美国OMEGA 公司的SMT专用微型热电偶(Φ0.127mm) ,测试用温度计为分辨率0.1 ℃的水银温度计,简化测试数据如下。
从上表可以看出, PN 结测温的误差通常小于0.2 ℃,可以满足系统误差0.5 ℃的要求。
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5 结束语
虽然热电阻在0 ℃～450 ℃有更高的测温精度,例如PT100 ,无须冷端补偿,在不使用软件校正措施的情况下,精度就可达到0.75 ℃(300 ℃时) ,但每一路热电阻都必须配备恒流源的前提,却限制了其在多路测温场合中的应用。
热电偶依靠测量端与冷端温差所引起的电动势,来反映测量端相对于冷端的温度。
在SMT 测温领域的多通道(有的超过12 通道) 应用中,只要能够提高冷端补偿精度,其便捷的设计
和使用方法就会显示出不可替代的优越性。
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