计算修正法和室温自补偿热电偶测温实验

1计算修正法热电偶测温电路图1所示为计算修正法热电偶测温电路。图1计算修正法热电偶测温电路1.1热电阻直流电桥热电阻直流电桥的4个臂中，Rt为热电阻，置于室温环境下，用于监测环境温度，其余3个电阻为配电阻，电桥输出为：ERRREEVtttcd50001005000500050001005000（1-1）热电阻的阻值和温度的关系为：)1(20BTATRRt（1-2）通过测量桥路输出电压Vcd即可计算出室温温度T0。1.2一级差动放大电路一级差动放大电路由三运放构成。对U3：A和U3：B运用虚短和虚断：122'021242424VVVVut则：inininVVVVV25)(2521（1-3）对U3：C运用虚短和虚断：122321242424VVVV则：213VVV（1-4）一级差动放大器输出与输入的关系为：inVV253（1-5）1.3滤波电路放大器U3：D的2个电容起滤波作用，而对直流信号呈断开状态，放大器U3：D对直流信号而言是跟随器，放大倍数近似为1：34VV（1-6）1.4二级放大电路OP07为具有调零端的放大器，同样运用虚短虚断可得：48820VRRVo（1-7）测量电路输出输入关系：inoVRRV882025（1-8）1.5电路工作原理将开关打至c、d，测量电路输出Vo，根据式（1-8）计算出Vcd，再根据（1-1）和（1-2）即可计算出室温温度T0。热电偶热端置于被测温度T下，冷端置于室温环境T0下，将开关打至a、b，测量电路与热电偶连接，同样通过测量电路输出Vo及式（1-8）可得热电偶输出电势Vab。热电偶输出电势Vab为：)()(),(00TETETTEVABab，根据热电偶分度表可查出温度T0时的热电势E(T0)，又已知Vab，可计算出E(T)，反查热电偶分度表得被测温度T。测量1000C沸水温度值1.将开关打至c、d，测量电路输出Vo=?，根据式inoVRRV882025(R8=?)计算出Vcd=?（即Vin）2.根据（1-1）(Rt=?)和（1-2）(公式中的参数都是多少？)即可计算出室温温度T0=?。查热电偶分度表得E(T0)=？3．将开关打至a、b，测量电路输出Vo=?及式（1-8）可得热电偶输出电势Vab=?（即Vin）4.根据)()(),(00TETETTEVABab计算出E(T)=？反查热电偶分度表得被测温度T=？2室温自补偿法热电偶测温电路图2所示为室温自补偿法热电偶测温电路。图2室温自补偿法热电偶测温电路2.1LM134集成温度传感器LM134集成温度传感器与热电偶的冷端置于相同的室温环境中，用于测量室温T0，其输出电压V1为：042501))(/(227TRRRKVVW（2-1）热电偶输出V4为：),())(/(227),(004250014TTETRRRKVTTEVVABWAB（2-2）2.2MC1403电源稳压器MC1403为+3V电源稳压器，调节RW3，R6和RW3构成的分压电路可以使V2在0-3V内变化：)(33632VRRRVWW（2-3）2.3TL062单运放TL062连接成跟随器，起阻抗匹配的作用，电压放大倍数约为1：23VV（2-4）2.4ICL7650差动放大器ICL7650作为一级差动放大器，其特点是可以降低共模抑制比。R7=R9，差动放大器ICL7650的输出V5为：)()(348123415VVRRVVKV（2-5）2.5调零放大器OP07OP07作为二级放大器，可以根据需要对信号进行二次放大，并兼具调零功能。5101046VRRRVW（2-6）2.6电路工作原理当热电偶置于室温（T0）时，冷（T0）、热（T）端温度相等（T=T0），热电偶输出热电势为零，即EAB(T,T0)=0，此时V4=V1；调节RW3，使：04250143))(/(227TRRRKVVVVW；则一级放大器输出为零；调节二级放大器的调零端，整个电路的输出V6=0。将热电偶热端置于被测环境温度T下，冷端置于室温环境T0下，当室温T0恒定不变时，),(014TTEVVAB；一级放大器的输出),()(0812348125TTERRVVRRVAB；当室温变化T为（T0+T）时，),()())(/(227),(004250014TTTETTRRRKVTTTEVVABWAB；)],())(/(227[)(04250812348125TTTETRRRKVRRVVRRVABW；根据热电偶中间导体定律：)]()([),()()(),()(),(),(0000000,000TETTETTETTETETTETTTETTETTTEABABABABABABABABAB；以K型热电偶为例，其部分分度表如表1所示，可见每度热电势差约为40mV。表1热电偶（分度号K）分度表（部分）则：)(40),(),(00mVTTTETTTEABAB]40),()(227[)],())(/(227[0425812042508125TTTETRRRRRTTTETRRRKVRRVABWABW当TTRRRW40)(227425时，输出电压便只随被测温度的变化而变化，环境温度的变化不会对测量造成影响，即在电路设计之初满足：40)(227425RRRW（2-7）此时)]()([),(081208125TETERRTTERRVABABAB（2-8）总之，选择电阻R5、RW2、R4满足公式（2-7）；将热电偶置于室温下，调节RW3使V4满足公式（2-3），则一级放大器输出为零；调节二级放大器的调零端，整个电路的输出V6=0；将热电偶热端置于被测温度下，冷端处于室温环境下，测量电路输出值V6，根据公式（2-6）和（2-8）可得[EAB(T)-EAB(T0)]；测量V1，根据公式（2-1）可得室温T0；查表1所示的分度表获得EAB(T0)从而进一步计算出EAB(T)；反查分度表即可得到T。环境温度的变化不会影响被测温度T的测量精度。测量1000C沸水温度值1.设计之初满足：40)(227425RRRW则R5=？，RW2=？，R4=？2．将热电偶置于室温下，调节RW3使V4满足公式)(33632VRRRVWWRW3=？，R6=？3．则一级放大器输出为零（V5=0）；调节二级放大器的调零端，整个电路的输出V6=0（V6=0，RW4=？，R11=？，R10=？）4．将热电偶热端置于被测温度下（沸水1000C），冷端处于室温环境下，测量电路输出值V6=？，根据公式5101046VRRRVW和)]()([),(081208125TETERRTTERRVABABAB（R8=？，R12=？）可得[EAB(T)-EAB(T0)]；测量V1=？，根据公式042501))(/(227TRRRKVVW可得室温T0=？；查表1所示的分度表获得EAB(T0)=？从而进一步计算出EAB(T)=？；反查分度表即可得到T=？。改变环境温度（冷端置于暖气上），重复第4步骤得V6=？，V1=？，T0=？，EAB(T0)=？EAB(T)=？T=？由此环境温度的变化不会影响被测温度T的测量精度。