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          24位ADC在熱電偶測溫中的應用

          文章來源:http://www.wherejunipergrows.com 發布時間:2022-02-25 瀏覽次數:11

          熱電偶由于價格便宜、測量精度高、工作溫度范圍寬、構造簡單、使用方便等優點,應用范圍非常廣。ITS-90中列出了如下8種最常見的熱電偶類型及其測量溫度范圍。在熱電偶應用中,信號處理電路需要處理非常微弱的電壓信號,以常用的K型熱電偶為例,當測量-270℃溫度時對應輸出電壓-6.458mV,測量1372℃溫度時對應輸出電壓54.886mV,整個測量范圍內溫度每變化1℃,輸出電壓變化40uV。由于熱電偶輸出電壓信號微弱,信號處理電路一般需要較大的增益,同時由于引線較長,往往會在信號上疊加較大的共模干擾噪聲。因此信號采集處理的時候就需要,在提取并放大差分信號的同時,盡量抑制共模噪聲對被測差分信號的影響。

            傳統的處理方法是,采用差分放大電路或者儀表放大器來處理熱電偶輸出信號,利用電路的高CMRR提取差分信號并濾除共模噪聲,然后再放大到合適的輸入范圍進行10-12bit的AD采樣,其存在的缺點是價格不菲,同時對工程師的模擬電路設計能力及調試能力有相當高的要求。

            另一種可選的辦法是,選用差分輸入的24bit ADC對信號進行直接采樣,由于差分ADC的測量信號為Vp-Vn,天然具有差分信號的提取能力及共模噪聲抑制作用,同時可以大大簡化模擬電路的設計,對工程師十分友好。

            如下參考設計中工程師選用了AS1412進行K型熱電偶的溫度測量,AS1412是原子半導體的24bit ADC,其內置的PGA最高可達128倍,可以有效放大輸入的差分信號,設計中外圍電路包含了必要的抗混疊濾波器設計、以及用于偶絲開路監測的偏置電路等,另外,這個參考設計充分利用了AS1412內置的溫度傳感器進行冷端補償溫度測量,冷端補償算法和線性擬合算法參考了ITS-90的分度表和多項式進行設計。

            如下為參考設計的實物板卡及測量Fluke 714熱電偶校準器輸出時的連接圖。在室溫條件下測量并記錄如下實測結果,表明在如下表格范圍內得到的測量誤差小于±0.2℃。


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