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电流型热电偶温度传感器

热电偶是工业上广泛使用的温度传感器,它最大的优势就在于温度测量范围极宽,理论上从-270℃的极低温度到2800℃的超高温度都可以测量,并且实际应用中在600℃-2000℃的温度范围内可以进行最精确的温度测量。 热电偶测温的原理是基于热电转换效应。虽然它集放热、转换为一体,能直接实现温度到电压的输出,但输出幅度很微小。如K型热电偶的灵敏度为0.04mv/℃。因此,对其信号必须进行放大。


电流型热电偶作为感温元件,采集温度信号;铂电阻作为补偿电阻,补偿热电偶的冷端温度;XTR101为小信号处理专用芯片,将输入的微弱信号放大后便于远端传输;RL为远端的负载电阻,便于电信号的测量。


在实际的工业化需求中,往往需要设计为标准信号的变送器,以便与仪表和后续接口电路兼容。在输出为模拟信号时,有电压型和电流型两种变送器。电压型变送器的输出为0~5v,虽然其在信号处理方面具有优势,但抗干扰能力较差,在远距离传输时信号衰减大,而电流型变送器却在这方面独具优势。因此在工业实践中得以广泛应用。


电流型热电偶的输出电压很小,并且需要通过冷端补偿确保测量精度,因此热电偶信号的数字转换设计面临挑战。MAX31850/MAX31851是业内首个在单颗芯片中集成分立的模数转换器(ADC)、高精度基准、用于冷端补偿的温度传感器和1-Wire总线接口的方案。灵活的转换器架构适用于多种类型的热电偶,有效加速系统设计进程、降低系统成本、简化材料清单(BOM)。MAX31850/MAX31851还能够识别热电偶开路或短路故障,避免错误的温度读数或系统故障。微控制器可在任意时刻读取故障状态,确保系统正常运行、避免高额的维修成本。

热电偶温度传感器所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时,热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内,因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。响应时间通常用时间常数表示,它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时,时间常数不那么重要。然而当使用过程中必须测量振动管中的温度时,时间常数就成为选择传感器的决定因素。
 

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