[发明专利]一种热电偶温度信号调理电路

说明书

本发明公开了一种热电偶温度信号调理电路，包括电源模块、输入信号放大模块、冷端补偿模块、零点调整模块、信号累加模块。正负电源接入电源模块进行滤波处理，然后将滤波后的正负电源分别为输入信号放大模块、冷端补偿模块、零点调整模块、信号累加模块供电；热电偶信号输入至输入信号放大模块进行信号放大，然后将放大信号与冷端补偿模块输出信号以及零点调整模块输出信号一同接入信号累加模块，最后将信号累加模块的信号进行输出。本发明能够对K型热电偶温度传感器的输出信号进行采集、调理。通过硬件补偿方式解决热电偶测温误差大的缺点，使得热电偶传感器的温度测量能够实现高精度、高灵敏度、大范围的采集。

技术领域

本发明一种热电偶温度信号调理电路属于航天传感器领域，具体涉及一种硬件补偿式的K型热电偶温度传感器信号采集、变换。

背景技术

随着技术发展的需要，对新型航天飞行器的要求逐渐提高，对飞行器各部件的强度、耐高温、耐氧化的要求也不断提高。耐高温是飞行器结构部件材料选择的一项重要指标。只有明确了飞行器飞行期间各部位实际需要耐受的高温，才能选择合适的材料。

为了量化航天飞行器特定位置在飞行过程中实际承受的高温，需要选用合适的温度传感器及温度调理电路采集温度值。由于实验的特殊性，需要温度传感器具有测温范围大，测温精度高、热响应速度快等特点，而满足这些条件的温度传感器中K型热电偶传感器应用最广泛的一种。

由于K型热电偶传感器其测温原理为相对式测温，只能测得冷端与热端的温度差。而冷端温度是不断变换的，因此直接测量会产生较大的测量误差。这就使得研究一种调理电路，可以消除热电偶冷端的影响，减小测量误差，提高测量精度具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种热电偶温度信号调理电路，通过硬件补偿方式解决热电偶测温误差大的缺点，使得热电偶传感器的温度测量能够实现高精度、高灵敏度、大范围的采集。而零点调整模块的设计，使得调理电路的输出能够适应不同系统的要求，提高其灵活性。

本发明的技术方案是：一种热电偶温度信号调理电路，其特征在于：系统包括电源模块、输入信号放大模块、冷端补偿模块、零点调整模块、信号累加模块。该调理电路的输入包括热电偶信号以及正负电源输入、输出为变换电压信号。结构上，正负电源接入电源模块进行滤波处理，然后将滤波后的正负电源分别为输入信号放大模块、冷端补偿模块、零点调整模块、信号累加模块供电；热电偶信号输入至输入信号放大模块进行信号放大，然后将放大信号与冷端补偿模块输出信号以及零点调整模块输出信号一同接入信号累加模块，信号累加模块对输入电压进行累加然后输出电压信号。

所述电源模块的功能为电源滤波、对输入的正负电源通过电感和电容进行滤波，使得输入电压稳定，保证后级电路的输出稳定。

所述输入信号放大模块实现对温度传感器输入的微伏级信号放大，选用高倍率仪表放大器芯片，采用双电源供电，参考电压为GND。

所述输入信号放大模块的信号放大增益由参考电阻的阻值决定，满足关系式：

其中，G1为放大增益，RG为放大器固有参数，R1、R2为参考电阻。

所述冷端补偿模块的作用为补偿温度传感器由于本身原理引起的误差。具体为由于K型热电偶为相对式测温原理，即国家标准的热电偶分度表为冷端为0℃的情况下的电压，而在实际应用中，热电偶冷端的温度是不为零的，因此会导致热电偶电势差的减少或增加，导致误差较大。