0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

使用AD8494/AD8495/AD8496/AD8497时的热电偶线性化

星星科技指导员 来源:ADI 作者:Reem Malik 2023-02-23 15:08 次阅读

Reem Malik

AD8494/AD8495/AD8496/AD8497热电偶放大器为测量热电偶温度提供了一种简单、低成本的解决方案。这些放大器简化了测量热电偶的许多困难。固定增益仪表放大器放大小热电偶电压,集成温度传感器执行冷端补偿。

AD849x经过优化,可测量和放大J型和K型热电偶信号,实现5 mV/°C线性响应,从而

poYBAGP3EPiAbzSxAAAh5srdE2k338.png

其中TMJ是热电偶测量结处的温度。

AD849x输出在表2所列的整个测量和环境温度范围内精度在1°C以内 本应用笔记介绍了使用AD849x在规定范围之外工作或测量温度之外时实现更高精度的方法。

热电偶非线性

热电偶产生的电压本质上是非线性的。例如,J型热电偶在52°C时变化25 μV/°C,在55°C时变化150 μV/°C。 K型热电偶的线性度往往要高得多,当温度高于41°C时,温度保持在0μV/°C附近。 热电偶对温度梯度的电压响应可以用大于六阶多项式来描述(见图1)。

pYYBAGP3EPmAXR5GAABqbMF1hpY108.png

图1.塞贝克热电偶系数与温度的关系

AD849x线性放大(冷端补偿热电偶信号。这意味着输出信号与来自热电偶的输入信号一样是d)非线性的。

在该温度范围内,应用可能需要比热电偶直接提供的更好的非线性度(意味着更高的精度)。在这种情况下,需要对热电偶测量进行线性化或校正。

热电偶测量是否需要线性化取决于所选热电偶的类型、所需的系统精度和被测温度范围。热电偶信号的非线性得到了很好的研究,并且对于特定的热电偶类型是恒定的。因此,测量系统可以对其进行补偿。

AD849x 热电偶非线性补偿

虽然AD849x不能主动校正热电偶非线性,但放大器经过精密调整,以匹配J型和K型热电偶的传输特性。这意味着AD849x通过选择热电偶曲线的特定部分并对该部分执行线性最佳拟合来补偿非线性,以产生5 mV°/C输出。

表1显示了所选的温度范围,导致热电偶非线性误差小于±2°C。 图2以图形方式显示了非线性误差。

部分 热电偶类型 最大误差 环境温度范围 测量温度范围
AD8494 J ±2°C 0°C 至 50°C −35°C 至 +95°C
AD8495 K ±2°C 0°C 至 50°C −25°C 至 +400°C
AD8496 J ±2°C 25°C 至 100°C +55°C 至 +565°C
AD8497 K ±2°C 25°C 至 100°C −25°C 至 +295°C

poYBAGP3EPqAYbOcAACy9OCvRzc015.png

图2.AD849x热电偶非线性引起的输出误差

AD849x系列中的每个器件都经过精密调整,以优化特定热电偶类型以及特定测量和环境温度范围的线性工作范围。对以下三个参数进行微调,以最小误差实现5 mV/°C输出:

放大器增益

放大器的失调(0°C时的误差电压在125°C时达到25 mV)

温度传感器/冷端补偿器的比例因子

热电偶电压,VTC,是热电偶类型的函数,测量结温(T美杰)和参考结温(TRJ).

pYYBAGP3EPuAUfx3AAAeli8ytY0161.png

以下传递函数可用于确定AD849x测量的实际热电偶电压(各器件的具体值见表2)。

poYBAGP3EPyAGBPIAAAyDKTlSOc854.png

其中:
CJC是冷端补偿比例因子。
VOFFSET是0°C时的误差电压,在125°C时达到25 mV。
VREF是用户输入电压。
增益是放大器的增益。

部分 获得 CJC 系数 (mV/°C) 失调(毫伏)
AD8494 96.7 5 0
AD8495 122.4 4.95 1.25
AD8496 90.35 4.8 20.2
AD8497 122.4 5.0392 −0.98

线性校正算法

热电偶非线性通常由数字域中的微控制器进行校正。可以使用两种校正算法之一。

AD849x输出查找表

第一种方法是使用表3,其中列出了理想AD849x输出电压与具有指定结温的J型和K型热电偶的温度的函数关系。

例如,室温(8495°C)下的AD25将接地基准电压引脚连接到K型热电偶,输出1 V,使用5 mV/°C传递函数时,1 V表示200°C。 为了获得更高的精度,用户必须计算对应于1 V输出的温度,如下所示:

表3显示,测量结温为200°C时,AD8495的实际输出为0.999 V,测量结温为220°C时,实际输出为1.097 V。

这两点之间的线性外推得出200 V时2.1°C的答案。

NIST热电电压查找表

第二种方法是使用以下等式,其中 T美杰是热电偶测量结处的温度,f美国国家情报防护系统是基于标准查找表或美国国家标准与威廉希尔官方网站 研究院发布的方程的毫伏-温度函数。

回想一下,VTC ∝ TMJ − TRJ,这样

pYYBAGP3EP2AEVBjAAAa2xmf3Mk327.png

中间温度的输出值可以使用AD849x输出方程和NIST热电电压表(以0°C为参考)进行插值或计算。

AD8494的公式如下:

pYYBAGP3FZyAJJU0AAAqAxmx9NU990.png

AD8495的公式如下:

poYBAGP3EP-ASWRuAAAoDS1ojkI158.png

AD8496的公式如下:

pYYBAGP3EQCARL6LAAAtILcVYg0025.png

AD8497的公式如下:

poYBAGP3EQGATfMsAAAsTIRnZHk993.png

使用与第一种方法相同的示例(室温下的AD8495,接地基准电压引脚连接到读数为1 V的K型热电偶),校正过程如下:

pYYBAGP3EQGAP_rtAAAsBThww24535.png

查阅标准K型热电偶表表明,在200°C的测量结温下,热电偶的热电电压为8.138 mV,在201°C的测量结温下,热电电压为8.178 mV。

线性外推得出的最终答案为 200.5°C。

审核编辑:郭婷

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 放大器
    +关注

    关注

    143

    文章

    13589

    浏览量

    213402
  • 热电偶
    +关注

    关注

    5

    文章

    939

    浏览量

    75559
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    用4个AD8497接4路热电偶测温,AD8497输出端是接到AD,断开其中一路热电偶其他三路的电压会有很大变化的原因?

    我在一块板上用4个AD8497接4路热电偶测温,AD8497输出端是接到AD. 正常情况下如果我断开其中一路热电偶,其他三路的电压会有很大变化,这是为什么?
    发表于 12-22 07:24

    请问AD8495能对E型和J型热电偶进行检测么?

    大家好! 本人正在使用AD8495热电偶温度进行检测。 由于项目要求能够检测电路能够在K、J、E的热电偶中通用,并且考虑到目前一级代理E络盟不再继续采购AD8496(针对J型)使得
    发表于 09-04 11:35

    一块板上用4个AD8497接4路热电偶测温, 如下电路图,断开其中一路热电偶电压会有很大变化

    【问】我在一块板上用4个AD8497接4路热电偶测温,AD8497输出端是接到AD. 正常情况下如果我断开其中一路热电偶,其他三路的电压会有很大变化,这是为什么?
    发表于 11-02 09:24

    AD8495热电偶放大器自身发热问题

    项目中用到AD8495热电偶放大器,使用±5V供电,由于设计需要,热电偶接入到PCB上的位置和AD8495的位置相距10cm。 测试发现测得温度偏高7度左右,经过分析应该是
    发表于 12-29 10:12

    AD8495热电偶放大器系统

    EVAL-CN0271-SDPZ,K型热电偶测量系统,带有基于AD8495的集成冷端补偿评估板。 AD8495热电偶放大器为测量K型热电偶
    发表于 10-22 08:50

    使用ad8495做k型热电偶放大,ad8495输出误差大怎么解决?

    使用ad8495做k型热电偶放大,用福禄克714热电偶校准仪输出0℃,放大后的结果市6℃,电路参考datasheet上设计的,请问各位是否有遇到过类似的问题
    发表于 11-17 07:33

    AD8495能对E型和J型热电偶进行检测吗?

    大家好! 本人正在使用AD8495热电偶温度进行检测。 由于项目要求能够检测电路能够在K、J、E的热电偶中通用,并且考虑到目前一级代理E络盟不再继续采购AD8496(针对J型)使得
    发表于 11-21 07:21

    AD8495热电偶放大器自身发热怎么解决?

    项目中用到AD8495热电偶放大器,使用±5V供电,由于设计需要,热电偶接入到PCB上的位置和AD8495的位置相距10cm。 测试发现测得温度偏高7度左右,经过分析应该是
    发表于 11-21 07:26

    AD8494/AD8495/AD8496/AD849,pdf

    The AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 are precision instrumentation amplifiers with thermocouple c
    发表于 09-30 11:05 78次下载

    使用AD8494_AD8495_AD8496_AD8497时的热电偶线性化

    AD8494/AD8495/AD8496/AD8497热电偶放大器为热电偶温度测量提供了一种简单
    发表于 11-24 14:23 112次下载

    ad8494/ad8495/ad8496/ad8497带冷端补偿的精密热电偶放大器

    The AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 are precision instrumentation amplifiers with thermocouple c
    发表于 09-27 15:17 29次下载
    <b class='flag-5'>ad8494</b>/<b class='flag-5'>ad8495</b>/<b class='flag-5'>ad8496</b>/<b class='flag-5'>ad8497</b>带冷端补偿的精密<b class='flag-5'>热电偶</b>放大器

    AD849x热电偶放大器的特性及应用

    AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 均为易于使用的J型和K型热电偶放大器。这些放大器将
    的头像 发表于 06-08 09:41 3379次阅读
    AD849x<b class='flag-5'>热电偶</b>放大器的特性及应用

    AD849x系列热电偶放大器的性能分析

    AD8494/AD8495/AD8496/AD8497均为易于使用的J型和K型热电偶放大器。AD849x系列利用片上温度传感器执行冷结补偿。
    的头像 发表于 06-12 06:12 3910次阅读
    AD849x系列<b class='flag-5'>热电偶</b>放大器的性能分析

    AN-1087: 使用AD8494/AD8495/AD8496/AD8497时的热电偶线性化

    AN-1087: 使用AD8494/AD8495/AD8496/AD8497时的热电偶线性化
    发表于 03-21 06:30 15次下载
    AN-1087: 使用<b class='flag-5'>AD8494</b>/<b class='flag-5'>AD8495</b>/<b class='flag-5'>AD8496</b>/<b class='flag-5'>AD8497</b>时的<b class='flag-5'>热电偶</b><b class='flag-5'>线性化</b>

    AD8494/AD8495/AD8496/AD8497:集成冷结温度补偿的精密热电偶放大器 数据手册

    AD8494/AD8495/AD8496/AD8497:集成冷结温度补偿的精密热电偶放大器 数据手册
    发表于 03-21 07:48 5次下载
    <b class='flag-5'>AD8494</b>/<b class='flag-5'>AD8495</b>/<b class='flag-5'>AD8496</b>/<b class='flag-5'>AD8497</b>:集成冷结温度补偿的精密<b class='flag-5'>热电偶</b>放大器 数据手册