[其他]PN结热电偶温度补偿器

说明书

本实用新型涉及一种改进的温度测量装置。

现有的热电偶的冷端温度补偿电路结构如附图1所示，图中，R1、R2、R3是温度系数很少的锰铜电阻，Rcu是温度系数较大的铜电阻。R1、R2、R3、Rcu组成一个不平衡电桥，在电桥的A、B端加上电源，电桥的C、D端输出电压。由于Rcu具有正温度系数。因此当外界温度升降时，u_CD也作相应的升或降，u_CD与热电偶串联后送到仪表，这样就实现了温度补偿。这种电路对桥路各电阻的要求很高，一是材质必须纯，并且对电阻的精度要求极高。例如XWC型电子电位差计的测量电路要求其Rcu的值为：EA2型，8.92±0.02Ω；EV2型5.33±0.02Ω； 由此可知其制造工艺之不便，而且成本也大大提高。此外，由于该电路中纯铜的电阻值很低，因此其体积当然较大，随之其热容量也较大，响应速度便大大降低。

本实用新型提供了一种优化的热电偶冷端温度补偿器。其补偿电路中用感温元件PN结代替了通常的铜电阻。

下面结合附图2（本实用新型的温度补偿电路图）对本实用新型进行详细的描述：

图中，R1是为断偶报警而设的，其阻值无特殊要求，一般取2Ω以上，误差允许±50％。R2、R3为限流电阻，R4、R5组成分压电路，当外界温度变件时，PN结上的正向电压降大约有－2.4mv／C的变化，这个变化经R4、R5分压后获得与热电偶相应的分度值，然后送到仪表的运算放大器的反相输入端，而热电偶则接入同相输入端，这样就实现了热电偶冷端的温度补偿，图中电位器W是用来调整运算放大器输出零点的。R2、R3的取值无严格要求，只要能达到限流的目的。

从上述分析可知，一旦调定电位器使运放输出为零时，运算放大器输出随温度的变化就取决于PN结的温度特性，由于PN结在－50～150℃范围内具有良好的线性，因此补偿性能良好。如果由于PN结的温度特性不一致而引入误差，可在R5处串一小微调电阻修正。R2、R3、R4、R5可采用普遍金属膜电阻。

综上所述、本技术的关键是用半导体PN结代替了原来的铜电阻，而且对其他电阻的精度要求也相应降低，成本大幅度下降，并免去工艺上的麻烦。

特别要指出的是，采用了PN结对热电偶冷端进行温度补偿后，对仪表选用的运算放大器的要求大大降低，其温度漂移可以纳入二极管补偿一并处理，从而又进一步降低了成本。此外，本实用新型在实施时还应注意如下问题：

①PN结的装配位置应尽量接近热电偶的冷端接头，否则会因两者之间空间的温度梯度而引入误差。

②如果采用两个PN结串联时，其原理不变，但装配时应注意它们之间应尽量最近。