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k型热电偶测温补偿方案

编辑:热电偶厂家日期:2019-12-29 00:00所属栏目:资讯 人已围观站内编号:2138

简介:将丝状的k型热电偶的探针用焊锡或高温粘接剂固定在印刷基板的监视点上,温度记录器和印刷基板一起通过炉子的传送网或输送链通过炉膛,同时记录器自动地以规定时间间隔对热电偶...(热电偶型号报价厂家为您整理)

将丝状的k型热电偶的探针用焊锡或高温粘接剂固定在印刷基板的监视点上,温度记录器和印刷基板一起通过炉子的传送网或输送链通过炉膛,同时记录器自动地以规定时间间隔对热电偶的温度信号进行采样,将时间变化后的温度数据记录在记录器的非易失性存储器中 在此过程中,温度记录仪的外部气温可能达到270 ℃以上,其内部温度在采用必要的绝热技术后也将达到60 ℃左右。 因为热电偶的理论冷端温度是纯水冰点以下温度( 0 ℃),所以必须对此进行补偿。

1引言为满足SMT行业大量生产自动化的需求,大多数企业采用隧道式连续传输结构的回流炉。 该回流炉一般至少具有三个温度区。 因为印刷电路板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂,所以对回流炉的操作者来说,仅凭经验,很难在短时间内将该回流炉的温度和传递速度调节到zui最佳状态。

2选择方案

2.1硬件系统方案

目前产品多用三种方法测量冷端环境温度。

(1)直接借用CPU内部的温度传感器,例如Cygnal的CF020。 但是,首先记录仪内部温度场不均匀,热点偶补偿线接入点的温度与CPU的表面温度存在差异,其次,集成温度传感器的灵敏度一般为0.1 ℃,精度±; 2 ℃时,很难满足测定要求。

(2)使用新的智能温度传感器,例如,美信号ds1626、12比特采样精度、3线串行数据通信、0℃至70℃、2.7V等

(3)高精度A/D取样芯片+远端温度传感器。

经过理论分析和实践,我们采用改进型第三方案。 如图1所示,硬件系统主要包括基准电压源( ADR420 )、高精度采样芯片( MAXIM1403 )、热敏晶体管( 3DG6)和CPU(CF320 )。

k型热电偶测温补偿方案

图1硬件系统图

ADR420供给2.048V的基准电压,精度为0.05 %,温度漂移为3PPM/℃。 MAX1403是Σ -δ调制器和数字滤波器实现真正的16位转换精度。 MAX1403可以提供独立的编程(增益从1v/v到 +128V/V )的三路真差分传输线补偿传输者参数电压的直流失调。 所述三路真差分输送路径也可以构成五路假差分输送路径。 此外,在该芯片中,为了校正增益和失调误差,存在2个追加的差动校正信道。 因为片上数字滤波器可以处理线路频率和关联的谐波频率,并且使这些频率的幅度为0,所以即使在不需要外部滤波器的情况下,也可以获得良好的滤波效果,并且可以改进输出侧的数字信号的质量。

以本系统的基准电压2.048V为例,MAX1403对应zui小电压( 1倍PGA ),即1LSB对应2.048/216 =0.03125mV,感知到温度变化量已经不足0.02 ℃,采取了波动对策后,进行了PN结的0.2 ℃和系统的0.03125 mv的波动对策

2.2软件的计算方法

总体流程图如图2所示。 应用前,测定温度感应晶体管的冰点下(冰水混合物)和沸点(在这两种状态下水温一定,可以用工业高精度水银温度计测定)的电压值,作为差分运算的端点,然后,利用温感晶体管测定设备内部的环境温度,在zui后,从温度补偿式(式1 )得到测定点温度。

T = TC+k·; T0 (1)

这里,t是测量点温度,TC是热电偶补偿前的温度,T0是由晶体管测量的热电点偶数冷端环境温度,k是比例系数(根据热电介质和温度补偿区间而变化)。

k型热电偶测温补偿方案

3理论依据

3.1热电偶原理

现在使用热电偶测温计应该应用的基本法则的第三条<; br/>; &ldquo; 中间温度定律&rdquo; 我的说明如下

k型热电偶测温补偿方案

在图3中,热电偶AB的接点温度t、冷端温度0 ℃下的热电势EAB(T,0 )等于热电偶AB的接点温度t、冷端温度To下的热电势EAB(T,To )与接点温度To、冷端温度0 ℃下的EAB(To,0 )的代数和。 即,EAB(T,0) = EAB(T,To) + EAB(To,0 )。 证书如下:

k型热电偶测温补偿方案

式中: e>; <; br/>; 单位电荷

k>; <; br/>; 玻尔兹曼常数

NA、nb; <; br/>; 导体a和b的电子密度都是温度的函数。

eab>; <; br/>; 热电偶闭合回路中的总热电动势。

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,发射极结为正偏压的情况下,无论集电极结为反偏压还是零偏压,以一定的集电极电流形式,NPN硅晶体管的基极-发射极正向电压UBE都会随着温度t的增加而减小。 具有良好的线性关系,其电压温度系数约为-2.1mv/ ℃。

k型热电偶测温补偿方案

因此,晶体管3DG6不仅可以用作普通的电子器件,而且可以是便宜地采集和性能良好的温度传感器。 于是,当前的热电偶冷却温度值T0能够如式3那样通过线性插值计算。

k型热电偶测温补偿方案

式中: n为测定输出,T0为晶体管测定的当前热电偶冷端温度值,Nf为本地水的沸点Tf处的输出电压,Nb为本地水的冰点下Tb处的输出电压。

4测试结果

测试热电偶的型号为美国OMEGA公司SMT专用微热电偶( &Phi; 0.127mm ),测定用温度计是分辨率0.1 ℃的水银温度计,简化测定数据如下所示。

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本文热电偶高频词: 测量  精度 

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