男男小荡货好紧好爽H,男车车好快的车车污图,男男车车好快的车车视频_人民网

    <del id="flz2b"><small id="flz2b"></small></del>

  1. 基于K型熱電偶的瞬態高溫測試調理

    發布時間:2023-01-05     瀏覽次數:
    [摘要]本文針對導彈爆炸場瞬態高溫度測試系統的特定要求,設計了一套基于K型熱電偶的單電源傳感器調理電路。該電路以單電源儀表放大器INAI55.模擬開關MAX4638、二階有源壓控低通濾波器為核心,實現了對熱電偶輸出信號的可控放大。以及濾波去噪。經過驗證該調理電路配合采集電路,可記錄完整的爆炸場溫度變化。
      溫度測試在工業自動化測試領域,一直是工程師研究的重要課題。根據溫度傳感器使用方式的不同,溫度測試方法可以分為接觸法和非接觸法。接觸法是使傳感器與被測介質接觸,感受被測介質的溫度變化。當測試環境對接觸式測溫傳感器有一定的損壞或腐蝕等,或傳感器會影響測試環境溫度場分布時,就需要用到非接觸式溫度測試儀。常用的接觸式測溫度法有:玻璃液體測溫、壓力式測溫熱電偶測溫熱電阻測溫等。常用的非接觸式溫度測試儀有:紅外測溫儀等。本設計選用的是接觸式K型熱電偶測溫法。
      由于K型熱電偶的輸出電壓非常小(最高時幾十毫伏),如果將熱電偶直接與AD相連,轉換后的有效信號,會被傳感器自身的紋波所掩埋,因此在轉換數字信號前,必須對熱電偶的輸出信號進行放大、濾波等。
    本文針對鎳鉻-鎳硅K型熱電偶的特性,設計并實驗驗證了一款調理電路。本設計利用單電源儀表放大器INA155.模擬開關MAX4638.二階壓控濾波,實現了對信號的三級放大,最終輸出電壓瞞住AD轉換器的輸入要求。經實驗證明,該電路具有單電源、可調發達倍數.精度高穩定性好等優點。
    1.熱電偶測溫原理
    熱電偶測溫原理圖 
      熱電偶是一種感溫元件,它把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表轉換成被測介質的溫度。熱電偶測溫的基本原理如圖1所示:兩種不同材料的均質導體A、B組成的閉合回路,當1.2兩端存在溫度差時,回路中就會產生電流,此時兩端之間就存在塞貝克電動勢-熱電動勢,這種現象也被稱為塞貝克效應。
      兩種不同成份的均質導體為熱電極,溫度較高的-端為熱端,溫度較低的一端為冷端,冷端通常處于某個恒定的溫度。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料,將該材料接到熱電偶冷端。只要兩個接點的溫度相同,熱電偶產生的熱電勢將保持不變,即不受第三種材料接入的影響。因此,在熱電偶測溫時,可通過冷端補償線接至測量儀表,測出熱電動勢后,對比傳感器分度表,即可知道被測介質的溫度。
      針對爆炸場高溫高沖擊高壓的特殊環境,采集瞬時溫度的動態變化,要求溫度傳感器具有極快的瞬態溫度響應。
    2調理電路設計
      信號調理電路主要由:電源轉換電路儀表放大器一級放大電路、模擬開關二級放大電路.二階壓控三級放大濾波電路組成??傮w設計原理圖如圖2所示。
     
    2.1電源轉換電路
      電源轉換電路包括供電電壓轉換和基線電壓轉換電路。本設計的供電電壓為5V,而電池電壓為8V,因此,電路使用π型濾波器和軌到軌低功耗電源轉換芯片LP2985,實現了8V轉5V電源轉換電路。設計原理圖如圖3所示。
     
      本設計與以往設計不同,在電路中加入了1V基線,這樣當熱電偶輸出負壓時,后續電路也能捕捉到熱電偶的完整的溫度曲線電路即本設計可測相對低溫?;€電壓轉換電路如圖4所示。通過調節同相輸入端的兩個電阻來調節基線電壓,本設計需用的電阻為7kΩ和1kΩ,輸出電壓為500mV,經過二階濾波電路放大,最終基線為1V。
     
    2.2儀表放大器--級放大電路設計
      一款采用了軌到軌輸出的.低電壓、單電源、低成本的CMOS儀表放大器。該芯片可用作醫療儀器放大器、工業傳感器放大器(如電橋、TRD、熱電偶等).低成本的自動化儀表、還可用于通信.語音處理、測試設備中。
    它的主要特性如下:
    輸入阻抗非常高,達到10MS或者3pF;
    溫漂比較小:±5uV/℃;
    共模抑制比較高:INA155的CMRR≥80DB;
    增益可調:輸出增益在10~50之間,增益通過調節一只外接電阻實現,增益調整方便;
    帶寬較寬:增益為50時帶寬為110kHz,增益為10時帶寬為550kHzP。
    電路采用兩級運放,運算公式為:
     
      本設計選用的K型熱電偶的輸出電壓范圍--6.5mV~54.9mV,而且調理電路輸出電壓要求在0~2.5V范圍,Rc選用70kΩ電阻,即儀表放大器放大15倍。REF引腳接入500mV直流信號,使儀表放大器輸出帶有500mV偏置電壓。
    2.3模擬開關二級放大電路設計
      可調放大倍數是本設計的一大特點,而實現此功能的就是模擬開關。MAX4638是8選1模擬多路復用器,它使用+1.8V至+5.5V單電源供電;可以處理軌到軌模擬信號;開關切換時間僅為7ns。本設計選用模擬開關MAX4638,實現同相比例運算電路反饋電阻的選擇,從而實現了不同的放大增益。另外,本設計在此運放的同相和反相輸入端都加入了500mV的直流信號,這樣在熱電偶輸出負信號時,也可保證電路輸出電壓為正,這樣才能滿足后續電路AD的要求。
    2.4二階壓控低通濾波放大電路設計
      本設計三級放大電路采用二階壓控濾波電路,同時實現了信號的放大和低通濾波,使輸出信號滿足后續電路的要求。如圖2所示,電路既引入了負反饋,又引入了正反饋。當信號頻率趨于零時,由于C1的電抗趨于無窮大,因而正反饋很弱:當信號頻率趨于無窮大時,由于C2的電抗趨于零,因而Up(s)趨于零。因此,只要正反饋引入得當,就既可能在f=fo時使電壓放大倍數數值增大,又不會因正反饋過強而產生自激振蕩。設C1=C2=C。傳遞函數為:
     
      只有當Aup(s)小于3時,電路才能穩定工作而不產生自激振蕩。
      本設計中R1=R2因此Aup(s)=2,滿足要求。
    3實驗結果分析
      設計制成板后調試電路可分為以下幾部分:電源管理調試,基線電壓調試;一、二、三級放大電路調試,濾波電路調試。經過實際測量,電路板電源穩定,基線平穩噪聲小。用信號發生器給電路輸入正弦信號,調節不同的放大倍數,實測最大放大倍數(10倍)時輸出電壓與理論值誤差小于百分之一(低頻)。同時改變頻率(信號發生器輸入振幅4mV正弦波,無偏置,10倍放大倍數),實測不同頻率下的峰峰值如表1所示。
     
      實驗理論峰峰值為2.2V,由表看出在ƒ=100kHz時輸出峰峰值為1.96V,增益為0.768,滿足設計要求。將電路板接K型熱電偶和采集電路,用半導體激光器進行高溫瞬態校準后,在導彈爆炸場實測數據如圖5所示。
     
    4結束語
      本文針對鎳鉻-鎳硅K型熱電偶的輸出特性,利用INA155.MAX4638等設計了一套單電源,性能穩定可靠的調理電路。經實際測試該電路噪聲較小,在不同的放大倍數下均能達到較高的精度。該調理電路配合-定的采集電路即可組成一套測溫儀,另外只要將MAX4638用來調節放大倍數的8個電阻替換掉,也可實現不同型號的熱電偶,同樣功能的信號調理。
    上一篇:熱電偶布置方式對測溫結果的影響   下一篇:火電廠熱電偶測溫測量儀表的應用
    男男小荡货好紧好爽H,男车车好快的车车污图,男男车车好快的车车视频_人民网