采用数字温度传感器进行冷端测温设计方案

       介绍采用数字温度传感器进行冷端测温，微控制器进行计算处理，对热电偶温度实时修正的方法。该方法简单方便，温度补偿范围宽，是高精度测温的有效方法。

　　在进行温度测量时，测量端置于被测介质中，而冷端温度一般不为0℃，其大小随周围环境温度变化。如果直接按照冷端温度为0℃时的分度表来求得测试温度，势必产生很大误差。

　　传统的办法，一是使用补偿导线，将冷端延长到远离热源的恒温室。测出冷端温度，根据热电偶中间温度定律，算出对应0℃冷端时的热电势：

　　其中eAB(T，T0)是实测的热电势，eAB(T0，0)根据冷端温度T0计算或查表所得。据此可算得eAB(T，0)，从而可得被测温度T。

　　二是采用电桥补偿法，在冷端接入补偿电桥，用外加的能随冷端温度变化的补偿电势，来补偿由于冷端温度变化所引起的测试误差。该法可用于冷端温度变化的场合。

　　由于补偿导线材料或补偿电桥中的温敏元件其热电特性与热电偶的热电特性仅能作某种程度上的近似，因此其补偿范围与补偿精度都不能满足高精度测量的要求。

　　微机技术的发展，使得冷端温度的数字化实时处理成为可能。笔者利用微控制器和集成温度传感器，对热电偶的冷端温度进行实时修正，使热电偶的测温精度在全范围内达到±0.5℃。本文以K型热电偶为例，介绍该系统的设计方法。

　　本设计采用89C51作为微控制器，热电偶产生的热电势经过精密运算放大器7650放大后，送四位半双积分AD转换器ICL7135转换为数字量送入89C51。冷端温度的测试采用集成温度传感器DS18B20，该传感器为数字传感器，采用单总线协议，用一根线与计算机连接。硬件结构如图1所示。

　　(1)测量端温度。5位数字显示，单位℃;(2)冷端温度。4位数字显示，单位℃;(3)热电势eAB(T，T0)经AD转换后得到的数字量。5位数字显示，单位mV。

　　用显示选择按钮来进行显示选择。指示灯指示当前显示的数字。缺省状态显示测量端温度。

　　计算机的工作过程如下：

　　首先通过AD7135，采集热电偶在测量端温度T和冷端温度T?0时产生的热电势数据eAB(T，T0)。其次，由DS18B20测得冷端温度T0，然后，通过软件查询分度表，得到对应的热电势eAB?(T0，0)，再根据中间温度定律，算得：

　　最后根据分度表查得eAB(T，0)对应的温度T。