便携式一体化数字测温仪的研制

　　1概述

　　在目前的工农业生产中使用最广泛的温度测量系统一般是由温度测量元件、温度变送器和温度指示仪表三部分组成.这种结构有两个缺点:一是三个部分相互分离，不便于随身携带和进行临时性的测量;二是整个系统不易取得较高的性能价格比.本文提出了一种由单片机控制的集测量与变送一体化的数字测温仪，它采用便携式结构将温度测量信号处理元件和温度指示仪表以及变送单元集成在一起，该测温仪本身就是一个完整的温度测量系统，测量范围在600一1800℃之间，误差在士1℃.它不仅可以将代表被测温度值的电信号转换成温度值并显示出来，还可以将处理后的温度数值转换为4一20mA电流或O一SV电压信号输出，以供计算机或其他仪表使用，即完成温度变送器的功能.

　　该测温仪采用优质、快速双铂锗热电偶为温度测量元件I2]，信号放大和处理器件全部采用低功耗CMOS器件.信号的线性化校正采用软件实现，数值显示采用液晶器件，供电电源采用二线制+24V供电.因此，整个系统具有较高的性能价格比，较好的灵活性和适应性，因而也具有较广泛的应用范围和较好的实用价值.

　　2硬件组成及软件设计

　　便携式数字测温仪的硬件由温度传感器、滤波电路、前置放大器、计算机单元、显示单元以及模拟信号发送单元等部分llj组成，其组成框图如图1.

　　温度传感器采用优质、快速双铂锗热电偶丝，它输出的毫伏级信号通过滤波电路输人，然后经过RC低通滤波器滤波后送人前置放大器，滤波电路在此起着零点调整的作用.输人前置放大器采用高精度集成运算放大器ICL7650，它将输人的信号放大为O一Zv的电压信号，供A/D转换器转换一般对热电偶非线性补偿处理的方法有分段线性插值法、曲线拟合法、查表等三种.由于曲线拟合占用计算时间长，查表法占用的内存多等缺点，故采用分段线性插值法lsl更为合理，其原理是把热电偶的温度与毫伏级的函数曲线分成若干段，每段作直线处理(分段多少由转换精度决定)如图2.

　　从直线方程可以得到

　　式中:不为被测温度对应直线段的低值温度;不十，为被测温度对应直线段的高值温度;Vx为被测温度兀对应的热电偶回路电势;K，奋为被测温度Tx对应直线段的低值温度不所对应的热电偶回路电势;K，‘十，为被测温度Tx对应直线段的高值温度妹，所对应的热电偶回路电势.

　　由于单片机输人的信号是由长，K.‘和Vx‘，，绍丈放大器和A/D转换器输出的数字量从，Nx，‘，Nx，‘+1.其中Nx‘是Nx所在曲线段的对应低值电压K，，所对应的显示数字量，而戈‘十，是从所在曲线段的对应高值电压玖，‘十，所对应的显示数字量，而Nx是被转换后的显示数字量.K，Vx，‘，气‘，，和从，Nx，‘，从‘十，是线性关系，这样就可以得到以下式子