热电偶测温系统设计.pdf

第21卷第16期
电子设计工程
2013年8月
Vo.21
No.16
Electronic Design Engineering
ug
2013
电偶测温系設计
李彦芳
(中国飞行试验研究院陕西西安710089)
摘要:用热电偶刚量温度是航空温度测量中应用最广泛的一种方式,常用来测登高温气流及高速气流。提出了一种
可以应用于管道内流体测量的热电偶测温系统的设计方法:以热电偶作为感温元件,配合变換器实现准确可靠的温
度测量,输出的电压信号与对应温度成线性关系。通过设计实例及试验,验证了系统的精度性能,实现了预期的设计
目标
关键词:热电侷;K型;AD595;冷端补偿
中图分类号:TP212
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2013)16-0097-03
Design of thermocouple system for temperature measurement
Yan-fang
(Chinese light Test Establishment, Xi 710089, China
Abstract: Thermocouple is widely used in aviation field for emperature measurement, often used to measure air flow of high
temperature or high speed. Proposed a thermocouple system for piping fluid: thermocouple as temperature sensing element
with the transducer to achieve accurate and reliable measurement result, the output voltage signal is linear with the
corresponding temperature. By design examples and test results, to verify the accuracy of the system performance, to achieve
the expected goals of design.
Key words: thermocouple; type K; AD595; cold junction compensation
热电偶的主要优点有:测温范围宽,动态响应快,结构简镍铬一镍硅热电偶,测温范围0~1300℃。K型热电偶具有线
单,维修方便。标准化热电偶的热电动势特性由国际电工委性度好,热电势较大(1300℃时热电势为52.398mV),灵敏
员会统一制定了标准分度表和允许偏差叫,使用时具有性能度较高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强等优点。
稳定,互换性好的优点。
热电偶传感器选用Ⅱ级测量精度(≤士2.5℃或0.75%,
热电偶的测温原理是利用导体的热电效应,即将两种导t为被测温度,允许偏差以温度偏差值或被测温度绝对值的
体串联成闭合回路时,若结点处于不同的温度,回略中会存百分数表示,二者之中采用最大值)、直径Φ1們的热电偶丝。
在热电勢。测温时一个结点置于被测温度场,另一个结点处传感器采用双余度设计,即并联两组热电偶丝,若其中一组
于恒定温度,称为冷端叼。
开路,不影响其测温功能。
本文提出了一种热电偶测温系统的设计方法,给出了热
如图1所示的热电偶传感器结构适用于管道内流体温度
电偶传感器和热电偶变换器的详细设计方案,并通过实验,测量。测量端沿管道径向伸入,热电偶测点处于管腔中心位
得出了楠度指标,验证了系统性能。
置;外套螺母起安装固定作用;74°锥面可与球面接触密封。
1系统设计
热电偶测点由镍铬丝和镍硅丝经直流电弧焊瞬间接触
熔融形成,焊点应光滑饱满,大小为热电偶丝直径的2倍,测
热电偶测温系统一一由热电偶传感器和热电偶变换器量焊后的镍铬一镍硅丝,阻值应稳定。由四孔瓷管、玻璃纤维
共同实现温度测量的整个系统,拟实现如下技术指标
套管等使热电偶丝之间隔离并绝缘;玻璃粉用氢氧焊机加热
1)温度测量范围:0~1000℃
熔融后冷却,用来固定热电偶丝。电连接器采用K型热电偶
2)输出信号:O.IVDC~4.9VDC,与被测温度成线性关系;温度补偿插头WB18R5Q,与安装在变换器上的温补插座
)测量精度:≤ょ1%。
WB18F5ZQ配套使用。
2热电偶传感器设计
热电偶变换器设计
热电偶传感器采用标准化热电偶之一的K型热电偶,即3.1设计原理
热电偶变换器的输人信号为K型热电偶在0~1000℃
收稿日期:2013-03-14
稿件编号:201303169
作者简介:李彦芳(1981-),女,山西州人,硕士研究生,工程师。研究方向:航空传感器设计。