專利名稱：普通三線制熱偶測溫系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度測量裝置，具體說是一種使用熱電偶測量溫度的測溫系統。
熱電偶測溫被廣泛應用工業、科研及國防等各個領域。在現有技術中，熱偶測溫系統的結構形式主要有兩種，一種是由補償導線1連接的熱電偶及含冷端補償的顯示儀表或其它二次儀表2組成，其結構如附
圖1所示;另一種則是由熱電偶、安裝在熱電偶接線盒上的小型變送器3以及通過二線或三線制普通導線與小型變送器3連接的二次儀表4組成，二線和三線制傳送的標準信號分別為4～20mA和0～10mA，其結構如附圖2所示。第一種熱偶測溫系統的缺點是由于采用補償導線連接，安裝、接線不方便，且補償導線要引進附加誤差，該誤差一般在±6℃～±10℃之間，使整個測溫系統的誤差加大，另外一個就是補償導線的價格一般較高。第二種熱偶測溫系統適于遠距離傳送，抗干擾性好，但其缺點有二個一是小型變送器價格很高，低精度的約為300元左右，高精度的約為千元左右;二是熱偶接線盒內的溫度較高、變化較大，一般在50℃以上，有時可達200℃，這會使變送器產生一個溫度變化附加誤差，該附加誤差在0.01～0.1%/℃之間，另外，由于溫變器長期在高溫環境下工作，會使其使用壽命縮短、可靠性降低。
本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種系統誤差小、測量精度高、價廉、安裝使用方便的熱偶測溫系統。
為完成上述發明目的，本發明提供了一種普通三線制熱偶測溫系統，該系統包括一個熱電偶和一個含冷端補償電路的二次儀表，其特殊之處在于在所述熱電偶的接線盒中置有一熱敏元件，該熱敏元件的一端與熱電偶的一個接線端相連，組成公共端，該公共端以及熱敏元件的另一端和所述補償電路的輸入端相接，補償電路的輸出端及熱電偶的另一接線端通過普通導線與所述二次儀表的輸入端分別相接。
上述技術解決方案中的補償電路可采用各種適于對熱電偶冷端進行補償的電路，補償電路可以單獨設置，其輸出與普通二次儀表的輸入相接，也可將其直接合并到二次儀表中。補償電路的熱敏元件可采用熱敏二極管，也可采用熱敏電阻、熱電阻等，因采用熱敏電阻、熱電阻的補償電路，調整困難，補償精度低，且因電阻材質及精度要求極高，使成本增加，所以熱敏元件以采用熱敏二極管效果為佳。
附面說明如下圖1是一種現有熱偶測溫系統的結構示意圖;
圖2是另一種現有熱偶測溫系統的結構示意圖;
圖3是本發明的結構示意圖;
圖4是本發明第一個優選實施例的結構示意圖;
圖5是本發明第二個優選實施例的結構示意圖。
圖1、圖2在說明書的第三部分已作了敘述。
參見圖3，該熱偶測溫系統包括一個熱電偶和一個含冷端補償電路6的二次儀表7，熱敏元件P設置在熱電偶的接線盒5中，熱敏元件P的一端與熱電偶一個接線端相連組成公共端B，該公共端B、熱敏元件P的另一端A通過普通導線BB′、AA′和補償電路6的輸入端B′、A′相接，補償電路的輸出端與二次儀表的輸入端相接，熱電偶的另一接線端C通過普通導線CC′與二次儀表7的輸入端C′相接。
在本發明的測溫系統中，由于熱敏元件P中有工作電流IP流過，這樣IP在導線電阻RBB′的作用下將在導線BB′的兩端產生一個電壓VRP＝IP·RBB′，該電壓VRP要迭加到熱電偶的熱電勢E中使其產生一個誤差，因熱電偶中所產生的熱電勢很小，一般為20～60μV/℃，這就要求VRP值要小，一般應小于50μV，但導線電阻RBB′不會很小，多在10Ω左右，于是就要求工作電流IP應小于5μA。但一般認為熱敏元件P的工作電流IP必須在幾十～幾百μA，這樣IP在導線BB′兩端產生的電壓VRP＝IP·RBB′將高達幾百～幾千μV，這一電壓若迭加到熱電偶的熱電勢E中，相當于給測溫系統造成了幾十度的誤差，而本發明將熱敏元件P的工作電流一般選用在5μA以下，經多次試驗得知，這樣不僅給測溫系統造成的誤差較小，一般在1℃以下，而且仍可滿足對冷端進行的補償要求、使測溫系統具有較高的測溫精度。
工作時取熱敏元件P的工作電流IP在5μA以下，因導線電阻RBB′的電阻一般在10Ω以下，這樣IP在導線BB′兩端產生的電壓VRP將小于50μV，這一電壓迭加在熱電偶產生的電勢E上后，對整個測溫系統造成的附加誤差很小。
參見圖4知，該第一個實施例的熱敏原件是熱敏二極管D，其補償電路6由恒流源I，電阻R1～R3，RL和差動放大器A構成。
恒流源I向熱敏二極管D提供工作電流，熱敏二極管D的二端產生一個與熱偶接線盒內溫度(熱偶冷端溫度)成比例的電壓信號Va，將該信號與Vb同時送到差動放大器A進行放大，放大后在電阻RL上產生一個補償電壓Vt，該電壓與熱偶的電勢E選加后送到二次儀表7進行顯示、記錄或調節等。
熱敏二極管D與熱偶的正極性端或一負極性端相連均可，如熱敏二極管D與熱偶的正極性端相連，則RL上電壓Vt的極性為上正，下負。如熱敏二極管D與熱偶的負極性端相連，則需RL上的電壓Vt為上負，下正即可。而改變RL上電壓的極性，只需改變差動放大輸入端的接法即可，即將差動放大正輸入端由接Vb改為接Va，負輸入端由接Va改為接Vb。
參見圖5知，該第二個實施的熱敏元件是一個熱敏電阻Rt，其補償電路6由電阻R1～R4、RL和差動放大器A構成。其工作原理與第一個實施例基本相同。
以上兩個實施例中的熱敏元件即熱敏二極管D和熱敏電阻Rt可以互換，如將第二個實施例中的熱敏電阻Rt替換第一個實施例中的熱敏二極管D，從而可形成第三個實施例，反之以第一個實施例中的熱敏二極管D替換第二個實施例中的Rt，則可形成第四個實施例。
結合上述實例可以看出，本發明相比現有技術具有如下優點1、本發明將熱敏元件直接設置在熱電偶尾端的接線盒內，采用普通三線將熱電偶與含冷端補償電路的二次儀表相連，不僅使補償精度提高，而且使安裝接線特別方便;
2、本發明的測溫系統的附加誤差很小，一般在約1℃以下，因而其測量精度高;
3、本發明測溫系統的成本比用補償導線的測溫系統每個低100～500元，比采用小型變送器的測溫系統每個低300～1000元。
權利要求
1.一種普通三線制熱偶測溫系統，包括一個熱電偶和一個含冷端補償電路的二次儀表，其特征在于在所述熱電偶的接線盒中置有一熱敏元件，該熱敏原件的一端與熱電偶的一個接線端相連，組成公共端，該公共端以及熱敏元件的另一端和所述補償電路的輸入端相接，補償電路的輸出端及熱電偶的另一接線端通過普通導線與所述二次儀表的輸入端分別相接。
2.根據權利要求1所述的普通三線制熱偶測溫系統，其特征在于所述的熱敏元件是一個熱敏二極管。
全文摘要
本發明是一種普通三線制熱偶測溫系統，主要解決已有測溫系統附加誤差大、測量精度低、成本高及安裝不方便等缺點。包括一個熱電偶和一個含冷端補償電路的二次儀表，在所述熱電偶的接線盒中設置一個熱敏元件，該熱敏元件的一端與熱電偶的一個接線端相連組成公共端，該端與熱敏元件的另一端與所述補償電路的輸入端相接，補償電路的輸出端和熱電偶的另一接線端各通過普通導線與二次代表的輸入端相接。其測量精度高、成本低、使用方便。
文檔編號G01K7/12GK1081251SQ9310539
公開日1994年1月26日 申請日期1993年5月15日 優先權日1993年5月15日
發明者李臻 申請人:李臻