本發(fā)明涉及一種高精度測(cè)溫方法，特別是涉及一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)?4.0?的推進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)過程越來越趨向于自動(dòng)化和智能化。高精度的溫度測(cè)量是實(shí)現(xiàn)精確控制和優(yōu)化生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。例如，在先進(jìn)制造領(lǐng)域，如半導(dǎo)體制造、精密機(jī)械加工，在鋼鐵冶金行業(yè)，高溫爐內(nèi)的溫度測(cè)量需要能夠承受極端的溫度和惡劣的環(huán)境，同時(shí)保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率等，這些工業(yè)場(chǎng)景通常具有復(fù)雜的環(huán)境條件，如高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁干擾等，這對(duì)溫度測(cè)量設(shè)備的可靠性和精度提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，本發(fā)明兼容兩種不同傳感器，單片機(jī)的數(shù)字通信接口采集來自數(shù)字隔離芯片傳輸過來的溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，其中熱電阻使用四線恒流源測(cè)量方法，通過外部高精度參考電阻使得系統(tǒng)測(cè)量精度可以達(dá)到±0.05；外置高精度基準(zhǔn)源為系統(tǒng)校準(zhǔn)與測(cè)量提供便利。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：

3、一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，包括：構(gòu)建一種硬件測(cè)溫電路；所述測(cè)溫電路包括：溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字隔離芯片和單片機(jī)；所述的溫度傳感器由熱敏電阻和熱電偶組成，分別接到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片兩端；所述單片機(jī)負(fù)責(zé)取出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中溫度數(shù)據(jù)，關(guān)于熱電偶的冷端補(bǔ)償部分可以使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部溫度傳感器實(shí)現(xiàn)；

4、所述測(cè)溫系統(tǒng)的adc接口采集溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，再送去單片機(jī)端處理數(shù)據(jù)；之后根據(jù)傳感器類型判斷測(cè)溫方法，進(jìn)行精確測(cè)溫；

5、所述單片機(jī)的adc接口采集溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)中rtd?的電阻與溫度之間的關(guān)系并不是完全線性的，特別是在高溫和低溫區(qū)域，非線性誤差會(huì)比較明顯。為了提高測(cè)量的精度，需要對(duì)非線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償?？梢酝ㄟ^建立?rtd?的溫度?-?電阻特性曲線模型，然后根據(jù)測(cè)量得到的電阻值，利用模型計(jì)算出對(duì)應(yīng)的溫度值，從而實(shí)現(xiàn)非線性誤差補(bǔ)償。一種常用的方法是采用多項(xiàng)式擬合的方式建立溫度?-?電阻特性曲線模型。例如，可以使用二階或三階多項(xiàng)式來擬合?rtd?的溫度?-?電阻特性曲線。

6、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述熱電偶與所述熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間還連接有保護(hù)模塊、數(shù)字通信隔離模塊。

7、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述保護(hù)模塊包括一個(gè)tvs管和一個(gè)esd管組成，其目的在于保護(hù)adc采樣通道，tvs?管能夠在靜電放電發(fā)生的瞬間迅速導(dǎo)通，將靜電產(chǎn)生的高電壓鉗位在一個(gè)安全的電壓范圍內(nèi)。

8、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述tvs（瞬態(tài)電壓抑制二極管）型號(hào)為mt9820。

9、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述單片機(jī)的數(shù)字通信接口采集來自數(shù)字隔離芯片傳輸過來的溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，其中熱電阻使用四線恒流源測(cè)量方法，需要一路恒流源，通過外部高精度參考電阻使得系統(tǒng)測(cè)量精度可以達(dá)到0.05℃，外置高精度基準(zhǔn)源為系統(tǒng)校準(zhǔn)與測(cè)量提供便利，熱電偶產(chǎn)生熱端電壓差信號(hào)變化量極小，需要外置或者內(nèi)置pga對(duì)信號(hào)放大以便于系統(tǒng)獲取更高分辨率，熱電偶的偏置電壓部分可以使用adc內(nèi)置偏置源及斷線檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。

10、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述溫度傳感器與所述單片機(jī)之間連接有濾波器、跟隨器和放大器。

11、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述單片機(jī)能夠通過數(shù)字隔離器和spi輸出信號(hào)。

12、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述數(shù)字隔離器是mt9820芯片。

13、上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器是ad7124芯片。

14、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果是：

15、1.本發(fā)明單片機(jī)的數(shù)字通信接口采集來自數(shù)字隔離芯片傳輸過來的溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，其中熱電阻使用四線恒流源測(cè)量方法，需要一路恒流源，通過外部高精度參考電阻使得系統(tǒng)測(cè)量精度可以達(dá)到±0.05℃，外置高精度基準(zhǔn)源為系統(tǒng)校準(zhǔn)與測(cè)量提供便利。

16、2.本發(fā)明可以廣泛運(yùn)用于復(fù)雜工業(yè)高精度測(cè)溫場(chǎng)景，同一個(gè)接口可兼容不同種類的傳感器，同時(shí)提供斷線檢測(cè)和工頻抑制功能，測(cè)溫精度高，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)系統(tǒng)兼容性好，可以滿足不同場(chǎng)合的使用需求。

技術(shù)特征：

1.一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述方法包括構(gòu)建一種硬件測(cè)溫電路；所述測(cè)溫電路包括：溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字隔離芯片和單片機(jī)；溫度傳感器由熱敏電阻和熱電偶組成，分別接到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片兩端；單片機(jī)負(fù)責(zé)取出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中溫度數(shù)據(jù)，關(guān)于熱電偶的冷端補(bǔ)償部分使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部溫度傳感器實(shí)現(xiàn)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述熱電偶與熱電阻之間設(shè)有抗混疊濾波電路以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)啵謴?fù)原信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述前置采樣電路端設(shè)有保護(hù)電路，由tvs管和esd管組成，防止靜電損壞adc通道，造成不可逆轉(zhuǎn)損壞。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與主控芯片之間設(shè)有數(shù)字隔離芯片，防止數(shù)字電路干擾對(duì)模擬芯片精度造成影響。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述濾波模塊系一階低通濾波電路，在溫度傳感器一端與單片機(jī)端設(shè)有電阻與電容構(gòu)成的一階低通濾波器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述溫度傳感器與單片機(jī)之間連接有濾波器、使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部可編程運(yùn)算放大模塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，溫度傳感器輸出的信號(hào)無前置運(yùn)放電路跟隨。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述單片機(jī)通過數(shù)?字隔離器進(jìn)行spi通信。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述數(shù)字隔離器是mt9820芯片。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器是ad7124芯片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明一種熱敏電阻和熱電偶兼容的高精度測(cè)溫方法，涉及一種高精度測(cè)溫方法，本發(fā)明構(gòu)建一種硬件測(cè)溫電路；所述測(cè)溫電路包括：溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字隔離芯片和單片機(jī)；所述的溫度傳感器由熱敏電阻和熱電偶組成，分別接到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片兩端；所述單片機(jī)負(fù)責(zé)取出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中溫度數(shù)據(jù)，再根據(jù)接入傳感器種類搭配不同數(shù)據(jù)處理算法，取出相應(yīng)溫度數(shù)據(jù)，關(guān)于熱電偶的冷端補(bǔ)償部分可以使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，熱電偶和熱電阻適配不同精度和量程場(chǎng)景；本發(fā)明提供的兼容的測(cè)溫方法，為工業(yè)場(chǎng)景使用上提供便利，同一個(gè)接口可兼容不同種類的傳感器，提供斷線檢測(cè)和工頻抑制功能，可應(yīng)用于復(fù)雜工業(yè)高精度測(cè)溫場(chǎng)景，精度高，抗干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：王慶輝,張龍飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)化工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9