利用单片机软件作热电偶非线性补偿

一、前言配热电偶的温度数字显示仪在今天是用得十分广泛的仪表之一。这种仪表为了使显示的温度和被测温度之间呈线性关系,大多数采用模拟电路的折线化非线性补偿电路,它采用较多的运算放大器和精密电阻,而放大器的零漂等因素直接影响转换精度,使转换精度较差。为此,本文详细地叙述了利用51系列单片机组成的温度数字显示仪原理,并且利用单片机软件对热电偶的非线性进行补偿,使得热电偶的输出电势与被测温度之间呈线性关系,从而使数显仪的温度示值和被测温度成正比关系,克服了用硬件线性化的精度差、成本大、调整困难等缺点。二、非线性补偿原理热电偶非线性作补偿处理的方法有分段线     

一种新型的热电偶线性化器

用热电偶测温的方法和工艺是比较成熟的,但长期以来由于热电偶感温输出的热电势与温度呈非线性关系,对二次仪表的精度影响很大。通常采用分段折线逼近法来校正热电偶的非线性,但其精度较低。现在有采用微机来进行热电偶线性化的较成熟方案,效果很好,但其成本高。最近天津市自动化仪表八厂研制出一种新型的热电偶模拟线性化器,它具有精度高、成本低、制造工艺简单、便于调试等优点。该线性化器利用半导体元件的非线性来补偿热电偶的非线性,这种补偿方法独特,为非线性曲线的连续校正,因此精度极高。例:K型热电偶在0～1300℃段校正,若用     

将热电偶热电势转换成温度的一种新方法

一、引言在温度测量、控制、校验系统中,若采用热电偶作为感温元件,遇到的较麻烦的问题是热电偶产生的热电势与所测温度是非线性函数关系,因此,要将热电势或线性放大后的电信号直接表示成温度,就必需进行非线性校正。常规仪表采用的办法有:①对显示的模拟仪表刻度盘进行非线性分度,从而使显示的温度与刻度盘刻度成线性对应关系(如动圈式温度仪表等);②在放大电路中设计了许多校正网络,即对热电偶的热电势进行非线性放大,使放大后的电压与温度成线性关系(如Ⅱ、Ⅲ型温度变送器和一些数字显示仪表等)。以上两种方法共同的缺点是精度低,虽然目前在工业中得到了广泛的应用,但对于一些特殊场合和应用微电脑的温度仪表就受到很大的限制,因此目前在应用微电脑的智能温度仪表中大多采用以下两种     

微型计算机与传感器技术讲座(九)

第十一讲非线性补偿及误差修正在实际工作中,有许多参数是非线性的,如在温度测量中,热电阻及热电偶与温度的关系即为非线性关系。在流量测量中,流经孔板的压差信号与流量之间也是非线性关系。特别在高精度仪表及测量系统中,传感器的分散性、温度漂移、以及滞后等都会带来一定的误差。为此,必须对上述误差进行补偿和校正,以提高测量精度。     

一种新的热电偶线性化方法

由热电偶构成的测温系统均存在着非线性,为了准确反映实际被测温度,必须进行非线性校正。校正方法可分为硬件校正和软件校正。硬件校正方法也很多,可在模拟部分,亦可在数字部分或A/D转换部分。如分段逼近法,它是通过改变桥路电阻或改变前置放大器放大倍数,对非线性曲线分段折线逼近;脉冲数字法,它是采用逻辑电路,用输出数字量的高位控制计数脉冲频率,以分段完成线性化;A/D转换部分大多采用双积分式非线性A/D进行折线线性化。但它们存在着共同的缺点,电路复杂,理论精度较低,调试比较困难。若要提高精度,测量线路将会更加复杂,成本将大大提高。     

传感器输出信号的线性化处理

在检测装置的组成环节中,往往存在非线性环节,特别是传感器的输出量与被测物理量之间的关系,绝大部分是非线性的.造成非线性的原因主要有二:一是许多传感器的转换原理并非线性,如温度测量,热电阻或热电偶与温度是非线性关系;流量测量,孔板输出的差压信号与流量输入信号之间也是非线性关系;二是采用的测量电路的非线性,例如,测量热电阻用四臂电桥,电阻的变化引起电桥失去平衡,出现的输出电压与电阻之间的关系为非线性.对于这类问题的解决,常规模拟仪表采用的非线性补偿方法,都需要增加若干硬件,如用特别的曲线板,利用二极管、各种集成运算放大器构成非线性补偿电路,采用非线性计数的数字化电路和采用连续线性化A/D转换器等.这些硬件补偿,不但成本高、电路复杂.调试困难,而且精度低、通用性差.在智能仪表中,线性化采用软件方法实现,不必增加特殊的硬件结构,其主要优点有:①充分     

高精度,通用型温度传感器的非线性校正电路

一、引言目前,数字式温度显示仪表的非线性校正方法很多,概括起来可分为下列三种:一是在A/D转换之前的模拟信号变换过程中将信号进行非线性校正,这种方法称为模拟非线性校正;二是在A/D转换过程中进行校正;三是A/D转换之后的数字部分进行校正,校正后再进行计数显示。采用上述三种方法进行非线性校正,其校正精度常常低于0.1%,且通用性差,不能同时对多种型号温度传感器的非线性实现校正,对不同型号传感器,需设置不同的校正电路或改变电路参数,从而给仪表制造与使用带来诸多不便,为此,设计一种精度更高、通用性强、成本低的非线性校正电路很有必要,也是仪表设计必须考虑的一个重要问题。笔者设计了一种校正精度高于0.05%,可配接不同型号温度传感器的通用型非线性校正电路,且成本低,调试方便,工作稳定可靠。     

热阻测温并联型非线性校正方法

<正> 一、概述在工业生产中,温度是最普遍、最重要的热工参数之一,故其测量是很必要的。目前,广泛使用的主要测温元件是热电阻和热电偶,它们在测温领域的作用无容置疑。但是,这两类元件(除铜热电阻外)的分度特性是非线性的,这给数字检测仪表的准确测量带来一定困难。因此,进行非线性校正显得很有必要。从校正的过程来看,可分为模拟化校正和数字化校正两种方式。模拟化方式简单经济,数字化方式使精度提高,但线路复杂,成本高。因此,目前处在生产阶段的数字测温仪表,采用模拟化方式还较为普遍。     

高精度热电偶测温电路设计与分析

在工业现场影响热电偶测温精度的因素是多方面的,除热电偶本身误差外,主要是输入通道误差、冷端补偿误差和分度表非线性校正误差;围绕以上3个主要因素,设计了一种可应用于复杂工业环境的高精度热电偶温度测量电路,结合设计方案针对于前两种因素在深入分析误差内在机理基础上给出误差计算公式;针对非线性校正误差提出一种等精度最小二乘拟合校正算法,使用该算法可根据校正精度要求,将测温范围自动划分等精度区间与传统插值法相比,在不增加计算量的前提下大大提高了校正精度;提出的误差计算公式和非线性校正方法,对于高精度热电偶测温电路的设计具有适用性和重要的指导性,经实际应用验证设计方法满足了复杂工业环境下高精度的测温要求。     

基于RBF神经网络的热电偶信号处理新方法

针对热电偶信号处理中的非线性校正和冷端补偿等突出问题,利用径向基函数(RBF)神经网络构造双输入单输出的网络模型,并采用遗传算法对网络结构和参数进行优化训练,同时完成了热电偶测温中的非线性校正和冷端补偿。经仿真实验证明:该方法的测量误差减小至0.095%,在较大范围内提高了热电偶温度测量的精度。     

基于MAX6675的烘炉温度追踪仪的研究及设计

为提高烘炉温度检测技术水平，对烘炉温度追踪仪进行了研究。系统采用了高精度热电偶数字转换器芯片MAX6675。该芯片具有热电偶冷端补偿、非线性校正、断线检测等多种功能，并能对热电偶测温信号进行A／D转换，使系统的硬件结构大为简化。测温精度得到了提高。烘炉温度测量采用89C55单片机进行控制，通过RS-232接口进行数据传送。实践表明：该装置的研制对改造和优化追踪仪的工艺流程等将发挥重要的作用。     

一种新型热电偶温度测量装置的设计

介绍了一种基于PROFIBUS-DP现场总线协议的热电偶温度采集装置的设计。采用了一种新型热电偶温度信号测量采样芯片MAX6675,成功地解决了K型热电偶温度测量本身的非线性与冷端补偿问题,提高了测量精度。由于使用DP专用协议集成芯片SPC3,装置除具有信号采样、处理、分析、调节功能外,还具有数字通信、自校正、自诊断、自动报警功能。     

热电偶非线性补偿电路的设计计算

配热电偶的温度数显仪是用得非常广泛的仪表，这种仪表的热电偶非线性补偿电路的设计是否合理是提高显示精度的关键之一。我国制造简易数显仪表，其采用模拟电路的折线化非线性补偿电路是一种比较经济和实用的方法。由于目前运算放大器的价格比较便宜，性能也比较     

用A/D转换器实现铂电阻温度计的非线性校正

针对铂电阻传感器的非线性校正,一般需要另加一个特别校正电路的问题;提出了在测量温度的应用中利用A/D转换器作非线性转换,实现铂电阻传感器的非线性校正;同时将输入信号的一部分送到A/D转换电路的基准电压端,并恰当地选择A/D转换电路的设计参数的方法,使铂电阻传感器在用于-15～200℃范围的温度测量时的非线性误差不超过0.01℃.这样既简化了电路设计,又有效提高了铂电阻测量温度的精度.     

热电偶参比端温度补偿的计算

利用热电偶来测量温度时,应用补偿导线将其与显示仪表连接起来。但对于没有参比端温度补偿的仪表(如动圈式毫伏计)或在没有补偿导线而用铜导线连接时,可用较为简单的计算方法,对热电偶的参比端温度给予补偿,可以求出实际测量结果。由于各种热电偶的特性不同,所取补偿系数也不     

基于最小二乘支持向量机的热电偶非线性辨识研究

热电偶的电动势和温度之间的函数关系是一种非线性关系。对热电偶进行精确的非线性辨识是提高温度测试精度的关键。采用最小二乘支持向量机方法解决热电偶的非线性辨识问题,可以实现热电偶电动势和温度之间的高精度辨识。该方法采用LS-SVM构建逆模型,并通过该模型映射热电偶的非线性特性。通过K型热电偶的非线性辨识实验结果表明:所提出的LS-SVM模型能很好地拟合热电偶的非线性特征,辨识精度高,误差在0.3℃以内。     

高精度热电偶测温方法的实现

本文简述热电偶测温的原理,分析了提高热电偶测温精度的有效措施,重点介绍采用增量表迭代算法计算热电偶的测量温度,从而获得很高的温度校正精确度。     

XMT型数字温度调节器

一、概述天津市自动化仪表六厂试制的XMT数字温度调节器是一种带有PID调节的自动化仪表。它可与热电偶配套,用于测量和调节温度值。它适用于对温度参数进行定值控制的各种场合,可应用于化工、轻工、冶金、电站等工业生产的温度控制过程中。仪表的主要技术特点如下:1.采用了可靠性高、漂移低的集成电路元件。仪表的精度较高,为0.3级。测量值和设     

基于神经网络的热电偶传感器的智能信号处理

在先进的控制系统中，智能化热电偶温度传感器已被广泛采用，但由于其非线性校正和冷端温度补偿依然采用硬件或软件查表的方法而存在一定的误差，限制了智能温度传感器精度的进一步提高。该文采用多个神经网络组成一个新结构，同时完成高精度非线性校正和冷端补偿。     

高信噪比铂电阻线性化测温线路

铂电阻元件由于其性能稳定,测温范围又较宽,因而被广泛用来进行温度测量。但铂电阻阻值随温度变化呈非线性关系,因此在要求精确测温时需要进行线性化处理。实现非线性校正目前主要采用测温电桥三点校正法及电流反馈补偿法。前一种方法在远离校正点时,测温电桥精度下降;后一种方法虽然可以提高测量精度,但其输出仍存在一定的非线性误差。本文介绍的铂电阻线性化测温线路,不仅从原理上消除了非线性误差,而且大大提高了被测信号的信噪比。图1为该线路的原理图。该线路由铂电阻温度一电压转换单元、积分跟踪模拟单元、比较检波单元、锁相解调单元四部分组成。