CN112385902A - 一种气溶胶生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气溶胶生成装置，包括：加热元件、热电偶、电路，所述电路包括：差分放大单元，构造成获取并放大电动势信号V_TH，以输出可调电压V_{TEM_ADC}；控制器，配置成获取可调电压V_{TEM_ADC}；根据可调电压V_{TEM_ADC}向差分放大单元输出动态调节的DAC信号V_SHIFT，以使得差分放大单元根据电动势信号V_TH和DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}。当被测物温度在较宽范围变化时，根据控制器检测采样回来的V_{TEM_ADC}，通过DAC动态调整输出V_SHIFT，进而调整V_{TEM_ADC}使其始终保持在比较合理的范围，既能满足较宽的测温量程，又能保证测量精度。

Description

一种气溶胶生成装置

技术领域

本发明涉及烟具技术领域，特别涉及一种气溶胶生成装置。

背景技术

气溶胶形成基质可以包括尼古丁、烟草，比如含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料、均质烟草材料，当加热时所述挥发性烟草香味化合物从气溶胶形成基质释放，可使用加热元件对气溶胶形成基质进行加热从而生成可吸食的气溶胶，在加热过程中需要对加热元件的温度信息进行检测，比如使用热电偶。热电偶由于其具有线性度好、热电动势较大、灵敏度高、稳定性和均匀性较好、抗氧化性能强、价格便宜等优点，在烟具中被广泛运用。

现有采用“热电偶+差分放大+冷端温度补偿”的测温方案，在温度升高时，热电偶两端电动势会逐渐变大，但为了避免差分放大的输出接近其供电电压而达到满值，因此差分放大的放大倍数有限，这就会导致差分放大的输出电压的分辨率较小，需要外部控制器更高精度的模数转换器才保证一定的测温精度；并且测温量程也会由于差分放大倍数的固定而受到限制；或者能保证的测温精度只能局限于某一区间的温度量程范围，而不能在整个量程内获得较高的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有热电偶的气溶胶生成装置，测温量程较宽且测量精度较高。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种气溶胶生成装置，包括：

加热元件，用于加热气溶胶形成基质以生成可吸食的气溶胶；

热电偶，用于检测所述加热元件的温度以产生电动势信号V_TH；

电路，与所述加热元件和所述热电偶电连接；

所述电路包括：

差分放大单元，构造成获取并放大所述电动势信号V_TH，以输出可调电压V_{TEM_ADC}；

控制器，配置成获取所述可调电压V_{TEM_ADC}；根据所述可调电压V_{TEM_ADC}向所述差分放大单元输出动态调节的DAC信号V_SHIFT，以使得所述差分放大单元根据所述电动势信号V_TH和所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}；其中，调整后的可调电压V_{TEM_ADC}用于控制所述加热元件。

在本方案中，所述差分放大单元获取并放大热电偶两端的电动势信号V_TH，根据热电偶两端的电动势信号V_TH输出可调电压V_{TEM_ADC}至控制器，控制器根据差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}动态调节其输出的DAC信号V_SHIFT的大小，即DAC信号V_SHIFT随着热电偶两端的电动势信号V_TH的变化而变化，使得差分放大单元最终输出的可调电压V_{TEM_ADC}为动态变化的，以使差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}在阈值范围内，即不超过差分放大单元的供电电压，既能保证本电路的测温精度，又能使测温范围较宽。

更进一步地，所述电路还包括参考电压源；

所述参考电压源，用于向所述差分放大单元输出参考电压信号V_REF；

所述差分放大单元，构造成根据所述电动势信号V_TH和所述参考电压信号V_REF输出可调电压V_{TEM_ADC}；或者，根据所述电动势信号V_TH、所述参考电压信号V_REF以及所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}。

所述DAC信号V_SHIFT与所述参考电压信号V_REF满足以下关系：

V_SHIFT＝k*V_REF/N，其中N为数模转换器的位数，k为正整数且k介于1～N之间。

所述DAC信号V_SHIFT与所述电动势信号V_TH成正比。

调整后的可调电压V_{TEM_ADC}满足以下关系：

V_{TEM_ADC}＝T1*V_TH-T2*V_SHIFT+V_REF，其中T1为所述差分放大单元的增益，T2小于T1。优选的，T1介于500～1000。

更进一步地，所述差分放大单元包括差分放大器U2、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻；所述缓冲器的输出端连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端分别与第四电阻的一端、差分放大器U2的反相输入端、第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与差分放大器U2的输出端连接；差分放大器U2的正相输入端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端、第四电阻的另一端分别与热电偶的正负两端连接，第二电阻的另一端接入参考电压源输出的参考电压信号V_REF，第一电阻的另一端接地。

所述电路还包括缓冲器，用于将所述控制器输出的DAC信号V_SHIFT与干扰信号进行隔离，并将隔离后的DAC信号V_SHIFT输出至所述差分放大单元。本方案中，在差分放大单元的输入端设置缓冲器，即差分放大器U2的反相输入端设置缓冲器，用于将外部产生的共模干扰信号进行隔离，从而使输入差分放大器U2的DAC信号V_SHIFT不受外部输入的干扰和影响。

在本方案所述差分放大单元的电路结构中由于第五电阻和第六电阻串联分压会产生共模干扰，破坏差分放大器U2的正负平衡，因此在差分放大器U2的反相输入端设置缓冲器，让差分放大器U2的正相输入端和反相输入端产生差值，将共模干扰信号进行隔离，从而使输入差分放大器U2的DAC信号V_SHIFT不受外部输入的影响。

更进一步地，所述缓冲器包括放大器U1，所述放大器U1的正相输入端连接所述控制器的输出端，以接入控制器输出的DAC信号V_SHIFT，放大器U1的输出端连接所述第五电阻的一端。

更进一步地，所述差分放大器输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}为：

V_{TEM_ADC}＝(R2/R3)×V_TH-(R6/R5)×V_SHIFT+V_REF (1)

其中，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值，R5为第五电阻的阻值，R6为第六电阻的阻值；DAC信号V_SHIFT随着热电偶两端的电动势信号V_TH的增大而增大，使得调整后的可调电压V_{TEM_ADC}不超过差分放大器U2的供电电压。

在本方案中，当V_TH和V_SHIFT都取到中间值时，有(R2/R3)×V_TH＝(R6/R5)×V_SHIFT，将所述参考电压信号V_REF设置为2.5V，可以使得最终输出的V_{TEM_ADC}在阈值范围内(不超过差分放大器U2的供电电压)。

更进一步地，还包括二阶滤波器，用于对差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}进行滤波后发送至控制器。

更进一步地，所述二阶滤波器包括第七电阻、第一电容、第八电阻、第二电容，所述第七电阻的一端与差分放大器U2的输出端连接，第七电阻的另一端分别与第一电容的一端、第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与第二电容的一端连接，且作为二阶滤波器的输出端将进行滤波后的可调电压V_{TEM_ADC}输出至控制器，第一电容的另一端、第二电容的另一端均接地。

本方案在所述差分放大单元的输出端设置二阶滤波器用于通过衰减将不希望出现的信号过滤掉，使有用的信号保持在带宽以内，保持准确的输出结果。

更进一步地，所述控制器为具有嵌入数模转换器的控制器。

另一种方式，所述控制器通过外接的数模转换器输出DAC信号V_SHIFT。

更进一步地，还包括与控制器连接的冷端测温补偿器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

使用本发明提出的装置，当被测物温度的变化范围较宽时，根据控制器检测采样回来的V_{TEM_ADC}，通过DAC动态调节输出的V_SHIFT，进而调整V_{TEM_ADC}使其始终保持在阈值范围内，既能满足较宽的测温量程，又能保证测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明气溶胶生成装置结构示意图；

图2为本发明设置气溶胶形成基质后的气溶胶生成装置结构示意图；

图3为本发明所述电路的模块框图；

图4为本发明所述电路的原理图；

图5为本发明参考电压源电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

图1-图2是本申请实施方式提供的一种气溶胶生成装置10，包括：

腔室11，用于接收气溶胶形成基质20，例如烟支。

气溶胶形成基质20，是一种能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质，这种可挥发性化合物可通过加热该气溶胶形成基质而被释放出来。气溶胶形成基质可以是固体、液体或者包括固体和液体的组分，其可吸附、涂覆、浸渍或以其他方式装载到载体或支承件上。

气溶胶形成基质可以包括尼古丁、烟草，比如含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料、均质烟草材料，当加热时所述挥发性烟草香味化合物从气溶胶形成基质释放。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂，可为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成系统的操作温度下的热降解基本具有抗性。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。优选的气溶胶形成剂是多羟基醇或其混合物，例如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇。

加热元件12，被配置为可插入到接收于腔室11的气溶胶形成基质20中，以加热气溶胶形成基质20生成可吸食的气溶胶。加热方式包括但不限于热传导、电磁感应、红外辐射等等。

电芯13，提供用于操作气溶胶生成装置10的电力。例如，电芯13可以提供电力以对加热元件12进行加热。此外，电芯13可以提供操作气溶胶生成装置10中所提供的其他元件所需的电力。

电芯13可以是可反复充电电池或一次性电池。电芯13可以是但不限于磷酸铁锂(LiFePO4)电池。例如，电芯13可以是钴酸锂(LiCoO2)电池或钛酸锂电池。

电路14，可以控制气溶胶生成装置10的整体操作。电路14不仅控制电芯13和加热元件12的操作，而且还控制气溶胶生成装置10中其它元件的操作。例如：电路14获取温度传感器(例如热电偶)感测到的加热元件12的温度信息，根据该信息控制电芯13提供给加热元件12的电力。

需要说明的是，在其他示例中，加热元件12还可以被配置为围绕至少部分气溶胶形成基质20进行加热，即周向加热方式。

与上述示例不同的是，在另一示例中，气溶胶生成装置10可以包括液体储存单元、液体传递单元以及加热元件；其中液体储存单元用于存储能够生成气溶胶的液体的，液体传递单元用于能够将液体存储单元存储的液体传递到加热元件，加热元件用于加热液体传递单元传递的液体以生成供用户吸食的气溶胶。电芯13和电路14可参考前述内容。

请参见图3，所述电路14包括：

控制器、参考电压源、差分放大单元，所述差分放大单元构造成获取并放大所述电动势信号V_TH，以输出可调电压V_{TEM_ADC}。控制器配置成获取所述可调电压V_{TEM_ADC}，根据所述可调电压V_{TEM_ADC}向所述差分放大单元输出动态调节的DAC信号V_SHIFT，以使得所述差分放大单元根据所述电动势信号V_TH和所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}；其中，调整后的可调电压V_{TEM_ADC}用于控制所述加热元件。调整后的可调电压V_{TEM_ADC}在阈值范围内，即不超过差分放大单元本身的供电电压，既能保证本装置的测温精度，又能使测温范围较宽。

参考电压源，用于向所述差分放大单元输出参考电压信号V_REF。

所述差分放大单元，构造成根据所述电动势信号V_TH和所述参考电压信号V_REF输出可调电压V_{TEM_ADC}；或者，根据所述电动势信号V_TH、所述参考电压信号V_REF以及所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}。

所述DAC信号V_SHIFT与所述参考电压信号V_REF满足以下关系：

V_SHIFT＝k*V_REF/N，其中N为数模转换器的位数，k为正整数且k介于1～N之间。

所述DAC信号V_SHIFT与所述电动势信号V_TH成正比。

调整后的可调电压V_{TEM_ADC}满足以下关系：

V_{TEM_ADC}＝T1*V_TH-T2*V_SHIFT+V_REF，其中T1为所述差分放大单元的增益，T2小于T1。优选的，T1介于500～1000。

比如当被测物体温度升高时，差分放大单元获取的热电偶两端的电动势信号V_TH也增大，差分放大单元通过输出可调电压V_{TEM_ADC}的形式向控制器反应被测物体的测量温度，但当被测物体温度不断上升时，可调电压V_{TEM_ADC}的大小很容易突破差分放大单元本身的供电电压，但由于会收到供电电压的限制，最终输出的可调电压V_{TEM_ADC}也会受到限制，因此会导致控制器根据可调电压V_{TEM_ADC}不能准确的计算出被测物体温度的问题。

所以本方案设计的所述电路中控制器根据差分放大单元反馈的可调电压V_{TEM_ADC}大小来动态调节其对差分放大单元输出的DAC信号V_SHIFT的大小，比如当被测物体温度不断上升，热电偶两端的电动势信号V_TH也不断上升，此时差分放大单元反馈的可调电压V_{TEM_ADC}也随即上升时，控制器则相应的增大向差分放大单元输出的DAC信号V_SHIFT，最终差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}则会降低，实现动态调整，从而使可调电压V_{TEM_ADC}保持在阈值范围内。

更进一步地，请继续参见图3，所述电路还包括缓冲器，用于将所述控制器输出的DAC信号V_SHIFT与干扰信号进行隔离，并将隔离后的DAC信号V_SHIFT输出至所述差分放大单元。

详细说明电路原理，请参见图4，所述差分放大单元包括差分放大器U2、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)；所述缓冲器的输出端连接第五电阻(R5)的一端，第五电阻(R5)的另一端分别与第四电阻(R4)的一端、差分放大器U2的反相输入端、第六电阻(R6)的一端连接，第六电阻(R6)的另一端与差分放大器U2的输出端连接；差分放大器U2的正相输入端分别与第一电阻(R1)的一端、第二电阻(R2)的一端、第三电阻(R3)的一端连接，第三电阻(R3)的另一端、第四电阻(R4)的另一端分别与热电偶的正负两端连接，第二电阻(R2)的另一端接入参考电压源输出的参考电压信号V_REF，第一电阻(R1)的另一端接地。

所述缓冲器包括放大器U1、第三电容(C3)，所述放大器U1的正相输入端接入控制器输出的DAC信号V_SHIFT，放大器U1的反相输入端与放大器U1的输出端连接，放大器U1的电源端连接第三电容(C3)的一端，第三电容(C3)的另一端接地。

由于第五电阻和第六电阻串联分压会产生共模干扰信号，影响差分放大器U2的放大倍数和共模抑制比，从而破坏差分放大器U2的正负平衡，因此在差分放大器U2的反相输入端设置缓冲器，让差分放大器U2的正相输入端和反相输入端产生差值，将共模干扰信号进行隔离，从而使输入差分放大器U2的DAC信号V_SHIFT不受外部输入的影响。

差分放大单元中各电阻器件的连接结构方式，使差分放大器U2的增益为R2/R3，能保证差分放大器U2的最小分辨率放大R2/R3倍，从而保证其输出精度。因为当被测物体温度升高时，热电偶两端的电动势信号V_TH也会增大，使用传统方法时的V_{TEM_ADC}为：

V_{TEM_ADC}＝(R2/R3)×V_TH

其中(R2/R3)×V_TH会快速增大，这就会导致差分放大器U2输出的可调电压V_{TEM_ADC}也增大，但是由于会受到差分放大器U2的供电电压的限制，可调电压V_{TEM_ADC}很容易超出其供电电压。比如本实施例中差分放大器U2的供电电压为3.3V，第二电阻为100K欧姆，第三电阻为100欧姆，即R2/R3＝1000，当被测物体温度为70℃时，获取到V_TH＝3.65mV，此时差分放大器U2理应输出的V_{TEM_ADC}＝3.65V，已经大于差分放大器U2的供电电压，因此输出会受到限制，导致输出最大只能接近3.3V，使得对被测物体的测温精度明显不准确。

这种情况下，传统的方式是将差分放大器U2的放大倍数R2/R3缩小，从而使得V_TH增大时差分放大器U2的输出电压仍然在阈值范围内(小于3.3V的供电电压)，但同时也会导致精度受限，以及测温量程不足的问题。比如若将放大倍数缩小至R2/R3＝200，此时热电偶最大测量温度为300℃，无论从测量精度还是测温量程上来说，都会受到限制。

本方案的电路结构中加入了第五电阻、第六电阻、参考电压源，并且控制器动态调节输出的DAC信号V_SHIFT，当被测物体温度过高，V_TH随之过大时，通过调整(增大)输出的DAC信号V_SHIFT降低差分放大器U2的输出：

V_{TEM_ADC}＝(R2/R3)×V_TH-(R6/R5)×V_SHIFT+V_REF (1)

仍然能保证差分放大器U2输出的V_{TEM_ADC}不超过其供电电压3.3V。

当被测物体温度过低，甚至为负温度时，V_TH小于零，此时控制器调整输出的DAC信号V_SHIFT为零，由于有参考电压源向差分放大器U2输出的参考电压信号V_REF，本例设置所述参考电压信号V_REF为2.5V，则可以保证：

V_{TEM_ADC}＝(R2/R3)×V_TH+V_REF的输出结果在阈值范围内(依然小于供电电压3.3V)。

因此，本方案的电路结构配合控制器动态调节输出的DAC信号V_SHIFT，不仅能满足测温量程宽的要求，也能保证在宽量程范围内的测量精度，实现了满足测温量程和测量精度的双重优点。

更进一步地，请继续参见图3，所述电路还可以包括二阶滤波器，用于对差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}进行滤波后发送至控制器。请参见图4，所述二阶滤波器包括第七电阻(R7)、第一电容(C1)、第八电阻(R8)、第二电容(C2)，差分放大器U2的输出端与第七电阻(R7)的一端连接，第七电阻(R7)的另一端分别与第一电容(C1)的一端、第八电阻(R8)的一端连接，第八电阻(R8)的另一端与第二电容(C2)的一端连接，且作为二阶滤波器的输出端将滤波后的可调电压V_{TEM_ADC}输出至控制器，第一电容(C1)的另一端、第二电容(C2)的另一端均接地。

所述二阶滤波器用于通过衰减将不希望出现的信号过滤掉，使有用的信号保持在带宽以内，保持准确的输出结果，本方案设置的二阶滤波器具有良好的滚降衰减值，能够在阻带以外下降更快、更抖，也可以设计为有源滤波器、无源滤波器，目的都是将不希望出现的信号通过衰减过滤掉。

请参见图5，所述参考电压源包括基准芯片U3、电阻R39、电阻R51、电阻R69、电容C36、电容C37、电容C24，所述基准芯片U3可以为型号为REF3025的芯片，基准芯片U3的输入端分别与电阻R39的一端、电容C37的一端连接，电阻R39的另一端与电容C36的一端连接，电容C37的另一端分别与电阻R51的一端、电阻R69的一端连接，电容C36的另一端、电阻R51的另一端、电阻R69的另一端均接地，基准芯片U3的输出端与电容C24连接，且输出大小为2.5V的参考电压信号V_REF。

本方案中差分放大器U2为V_offset的零漂移运算放大器，V_SHIFT为嵌入控制器内的数模转换器或控制器外连的数模转换器输出的DAC信号，可根据差分放大器U2输出的可调电压V_{TEM_ADC}进行动态调整其输出的V_SHIFT，以改变可调电压V_{TEM_ADC}的电压范围，使得可调电压V_{TEM_ADC}能够始终保持在控制器ADC采样范围内，并且可调电压V_{TEM_ADC}的电压值仍保持在较大的范围，不超过差分放大器U2的供电电压，以利于控制器的精准采样。

根据差分放大器U2的正反相输入端虚短虚断的电路原理可推导出，差分放大器输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}为：

V_{TEM_ADC}＝(R2/R3)×V_TH-(R6/R5)×V_SHIFT+V_REF (1)

本方案中所设置的各元器件首先保证R2＝R6、R3＝R4、R1＝R5，目的是使差分放大器U2的正相输入端与反相输入端的电压电流达到平衡，有助于保证较小的输入误差，然后根据电路串并联节点推导出式(1)。在本电路结构中R2/R3的值不宜过小，否则V_SHIFT动态调整范围太小，使得测量分辨率也不够，不利于控制器对V_{TEM_ADC}的采样；同时也不能过大，否则将差分放大器U2的V_offset也放大了。另外单个电阻值太大的话会导致噪音也较大，因此第二电阻(R2)可以取值在100KΩ级别，R2/R3在500～1000倍范围，而R6/R5的倍数应该远远小于R2/R3，当V_TH和V_SHIFT都取得中间值时，有(R2/R3)×V_TH＝(R6/R5)×V_SHIFT，以保证V_SHIFT动态调整范围最大，输出的V_{TEM_ADC}较大又不会超出差分放大器U2自身的供电电压范围。

采用图4中已标注的元器件具体值，可得：

V_{TEM_ADC}＝(100000/100)×V_TH-(100000/5600)×V_SHIFT+2.5 (2)

由式(2)可知，当被测物温度较低时，比如10℃及以下，控制器输出的DAC信号V_SHIFT输出值为0V，此时V_{TEM_ADC}＝2.5V。当被测物温度升高，热电偶两端的电动势信号V_TH开始变大，控制器调整输出V_SHIFT也变大，以保证V_{TEM_ADC}仍然在差分放大器U2的供电电压范围内。

下面举部分实例进行说明：

假设被测物温度上升至100℃时，热电偶两端的电动势信号V_TH为0.5mV，控制器调整V_SHIFT增大，使V_SHIFT为2.5/16V，即DAC数模转换器将V_REF分为16级电压梯度，每级电压梯度为2.5/16V，此时差分放大器输出电压为：

V_{TEM_ADC}＝(100000/100)×0.5×10^-3-(100000/5600)×(2.5/16)+2.5＝0.2098V

假设被测物温度上升至300℃时，热电偶两端的电动势信号V_TH为12.207mV，控制器调整V_SHIFT为5级电压梯度，V_SHIFT为5*2.5/16V，此时差分放大器输出电压为：

V_{TEM_ADC}＝(100000/100)×12.207×10^-3-(100000/5600)×(5×2.5/16)+2.5＝0.7553V

假设被测物温度上升至500℃时，热电偶两端的电动势信号V_TH为20.64mV，控制器调整V_SHIFT为8级电压梯度，V_SHIFT为8*2.5/16V，此时差分放大器输出电压为：

V_{TEM_ADC}＝(100000/100)×20.64×10^-3-(100000/5600)×(8×2.5/16)+2.5＝0.8188V

假设被测物温度上升至1000℃时，热电偶两端的电动势信号V_TH为41.269nV，控制器调整V_SHIFT为15级电压梯度，V_SHIFT为15*2.5/16V，此时差分放大器输出电压为：

V_{TEM_ADC}＝(100000/100)×41.269×10^-3-(100000/5600)×(15×2.5/16)+2.5＝1.9158V

从上述举例可知，当被测物温度变化时，通过使用控制器检测采样回来的V_{TEM_ADC}，然后通过DAC动态调整V_SHIFT，可以使V_{TEM_ADC}始终保持在比较合理的范围，从而获得较宽温度范围的精准测量。

需要更进一步说明的是，所述控制器可以为已嵌入数模转换功能的控制器，或者控制器可外接数模转换器来输出DAC信号V_SHIFT。所述控制器还连接有冷端测温补偿器，有的方案中所述冷端测温补偿器和差分放大器设置在一起，有的单独设置，属于本领域技术人员熟知的技术，在此不对其进行赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气溶胶生成装置，其特征在于，包括：

加热元件，用于加热气溶胶形成基质以生成可吸食的气溶胶；

热电偶，用于检测所述加热元件的温度以产生电动势信号V_TH；

电路，与所述加热元件和所述热电偶电连接；

所述电路包括：

差分放大单元，构造成获取并放大所述电动势信号V_TH，以输出可调电压V_{TEM_ADC}；

控制器，配置成获取所述可调电压V_{TEM_ADC}；根据所述可调电压V_{TEM_ADC}向所述差分放大单元输出动态调节的DAC信号V_SHIFT，以使得所述差分放大单元根据所述电动势信号V_TH和所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}；其中，调整后的可调电压V_{TEM_ADC}用于控制所述加热元件。

2.根据权利要求1所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述电路还包括参考电压源；

所述参考电压源，用于向所述差分放大单元输出参考电压信号V_REF；

所述差分放大单元，构造成根据所述电动势信号V_TH和所述参考电压信号V_REF输出可调电压V_{TEM_ADC}；或者，根据所述电动势信号V_TH、所述参考电压信号V_REF以及所述DAC信号V_SHIFT输出调整后的可调电压V_{TEM_ADC}。

3.根据权利要求2所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述DAC信号V_SHIFT与所述参考电压信号V_REF满足以下关系：

V_SHIFT＝k*V_REF/N，其中N为数模转换器的位数，k为正整数且k介于1～N之间。

4.根据权利要求3所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述DAC信号V_SHIFT与所述电动势信号V_TH成正比。

5.根据权利要求4所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于，调整后的可调电压V_{TEM_ADC}满足以下关系：

V_{TEM_ADC}＝T1*V_TH-T2*V_SHIFT+V_REF，其中T1为所述差分放大单元的增益，T2小于T1。

6.根据权利要求5所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于，T1介于500～1000。

7.根据权利要求2-6任一所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于：所述差分放大单元包括差分放大器U2、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻；

第五电阻的一端与所述控制器的输出端连接，第五电阻的另一端分别与第四电阻的一端、差分放大器U2的反相输入端、第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与差分放大器U2的输出端连接；

差分放大器U2的正相输入端分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端、第四电阻的另一端分别与热电偶的正负两端连接，第二电阻的另一端接入参考电压源输出的参考电压信号V_REF，第一电阻的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于：所述电路还包括缓冲器，用于将所述控制器输出的DAC信号V_SHIFT与干扰信号进行隔离，并将隔离后的DAC信号V_SHIFT输出至所述差分放大单元。

9.根据权利要求7所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于：还包括二阶滤波器，用于对差分放大单元输出的可调电压V_{TEM_ADC}进行滤波后发送至控制器。

10.根据权利要求1所述的一种气溶胶生成装置，其特征在于：所述控制器为具有嵌入数模转换器的控制器；或者，所述控制器通过外接的数模转换器输出DAC信号V_SHIFT。

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