CN1081251A

CN1081251A - 普通三线制热偶测温系统

Info

Publication number: CN1081251A
Application number: CN 93105393
Authority: CN
Inventors: 李臻
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-05-15
Filing date: 1993-05-15
Publication date: 1994-01-26

Abstract

本发明是一种普通三线制热偶测温系统，主要解决已有测温系统附加误差大、测量精度低、成本高及安装不方便等缺点。包括一个热电偶和一个含冷端补偿电路的二次仪表，在所述热电偶的接线盒中设置一个热敏元件，该热敏元件的一端与热电偶的一个接线端相连组成公共端，该端与热敏元件的另一端与所述补偿电路的输入端相接，补偿电路的输出端和热电偶的另一接线端各通过普通导线与二次代表的输入端相接。其测量精度高、成本低、使用方便。

Description

本发明涉及一种温度测量装置，具体说是一种使用热电偶测量温度的测温系统。

热电偶测温被广泛应用工业、科研及国防等各个领域。在现有技术中，热偶测温系统的结构形式主要有两种，一种是由补偿导线1连接的热电偶及含冷端补偿的显示仪表或其它二次仪表2组成，其结构如附图1所示;另一种则是由热电偶、安装在热电偶接线盒上的小型变送器3以及通过二线或三线制普通导线与小型变送器3连接的二次仪表4组成，二线和三线制传送的标准信号分别为4～20mA和0～10mA，其结构如附图2所示。第一种热偶测温系统的缺点是由于采用补偿导线连接，安装、接线不方便，且补偿导线要引进附加误差，该误差一般在±6℃～±10℃之间，使整个测温系统的误差加大，另外一个就是补偿导线的价格一般较高。第二种热偶测温系统适于远距离传送，抗干扰性好，但其缺点有二个：一是小型变送器价格很高，低精度的约为300元左右，高精度的约为千元左右;二是热偶接线盒内的温度较高、变化较大，一般在50℃以上，有时可达200℃，这会使变送器产生一个温度变化附加误差，该附加误差在0.01～0.1%/℃之间，另外，由于温变器长期在高温环境下工作，会使其使用寿命缩短、可靠性降低。

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种系统误差小、测量精度高、价廉、安装使用方便的热偶测温系统。

为完成上述发明目的，本发明提供了一种普通三线制热偶测温系统，该系统包括一个热电偶和一个含冷端补偿电路的二次仪表，其特殊之处在于：在所述热电偶的接线盒中置有一热敏元件，该热敏元件的一端与热电偶的一个接线端相连，组成公共端，该公共端以及热敏元件的另一端和所述补偿电路的输入端相接，补偿电路的输出端及热电偶的另一接线端通过普通导线与所述二次仪表的输入端分别相接。

上述技术解决方案中的补偿电路可采用各种适于对热电偶冷端进行补偿的电路，补偿电路可以单独设置，其输出与普通二次仪表的输入相接，也可将其直接合并到二次仪表中。补偿电路的热敏元件可采用热敏二极管，也可采用热敏电阻、热电阻等，因采用热敏电阻、热电阻的补偿电路，调整困难，补偿精度低，且因电阻材质及精度要求极高，使成本增加，所以热敏元件以采用热敏二极管效果为佳。

附图图面说明如下：

图1是一种现有热偶测温系统的结构示意图;

图2是另一种现有热偶测温系统的结构示意图;

图3是本发明的结构示意图;

图4是本发明第一个优选实施例的结构示意图;

图5是本发明第二个优选实施例的结构示意图。

图1、图2在说明书的第三部分已作了叙述。

参见图3，该热偶测温系统包括一个热电偶和一个含冷端补偿电路6的二次仪表7，热敏元件P设置在热电偶的接线盒5中，热敏元件P的一端与热电偶一个接线端相连组成公共端B，该公共端B、热敏元件P的另一端A通过普通导线BB′、AA′和补偿电路6的输入端B′、A′相接，补偿电路的输出端与二次仪表的输入端相接，热电偶的另一接线端C通过普通导线CC′与二次仪表7的输入端C′相接。

在本发明的测温系统中，由于热敏元件P中有工作电流IP流过，这样IP在导线电阻RBB′的作用下将在导线BB′的两端产生一个电压VRP＝IP·RBB′，该电压VRP要迭加到热电偶的热电势E中使其产生一个误差，因热电偶中所产生的热电势很小，一般为20～60μV/℃，这就要求VRP值要小，一般应小于50μV，但导线电阻RBB′不会很小，多在10Ω左右，于是就要求工作电流IP应小于5μA。但一般认为热敏元件P的工作电流IP必须在几十～几百μA，这样IP在导线BB′两端产生的电压VRP＝IP·RBB′将高达几百～几千μV，这一电压若迭加到热电偶的热电势E中，相当于给测温系统造成了几十度的误差，而本发明将热敏元件P的工作电流一般选用在5μA以下，经多次试验得知，这样不仅给测温系统造成的误差较小，一般在1℃以下，而且仍可满足对冷端进行的补偿要求、使测温系统具有较高的测温精度。

工作时取热敏元件P的工作电流IP在5μA以下，因导线电阻RBB′的电阻一般在10Ω以下，这样IP在导线BB′两端产生的电压VRP将小于50μV，这一电压迭加在热电偶产生的电势E上后，对整个测温系统造成的附加误差很小。

参见图4知，该第一个实施例的热敏原件是热敏二极管D，其补偿电路6由恒流源I，电阻R1～R3，RL和差动放大器A构成。

恒流源I向热敏二极管D提供工作电流，热敏二极管D的二端产生一个与热偶接线盒内温度（热偶冷端温度）成比例的电压信号Va，将该信号与Vb同时送到差动放大器A进行放大，放大后在电阻RL上产生一个补偿电压Vt，该电压与热偶的电势E选加后送到二次仪表7进行显示、记录或调节等。

热敏二极管D与热偶的正极性端或一负极性端相连均可，如热敏二极管D与热偶的正极性端相连，则RL上电压Vt的极性为上正，下负。如热敏二极管D与热偶的负极性端相连，则需RL上的电压Vt为上负，下正即可。而改变RL上电压的极性，只需改变差动放大输入端的接法即可，即将差动放大正输入端由接Vb改为接Va，负输入端由接Va改为接Vb。

参见图5知，该第二个实施的热敏元件是一个热敏电阻Rt，其补偿电路6由电阻R1～R4、RL和差动放大器A构成。其工作原理与第一个实施例基本相同。

以上两个实施例中的热敏元件即热敏二极管D和热敏电阻Rt可以互换，如将第二个实施例中的热敏电阻Rt替换第一个实施例中的热敏二极管D，从而可形成第三个实施例，反之以第一个实施例中的热敏二极管D替换第二个实施例中的Rt，则可形成第四个实施例。

结合上述实例可以看出，本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明将热敏元件直接设置在热电偶尾端的接线盒内，采用普通三线将热电偶与含冷端补偿电路的二次仪表相连，不仅使补偿精度提高，而且使安装接线特别方便;

2、本发明的测温系统的附加误差很小，一般在约1℃以下，因而其测量精度高;

3、本发明测温系统的成本比用补偿导线的测温系统每个低100～500元，比采用小型变送器的测温系统每个低300～1000元。

Claims

1、一种普通三线制热偶测温系统，包括一个热电偶和一个含冷端补偿电路的二次仪表，其特征在于：在所述热电偶的接线盒中置有一热敏元件，该热敏原件的一端与热电偶的一个接线端相连，组成公共端，该公共端以及热敏元件的另一端和所述补偿电路的输入端相接，补偿电路的输出端及热电偶的另一接线端通过普通导线与所述二次仪表的输入端分别相接。

2、根据权利要求1所述的普通三线制热偶测温系统，其特征在于：所述的热敏元件是一个热敏二极管。