一种降低温漂的补偿算法及在热分析技术中的应用

　　1 概述

　　热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化,用于研究物质在某一特定温度时所发生 的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。由此进一步研究物质的结构和性能之间的关系,研究反应规律,制订工艺条件等。

　　目前,应用热分析技术的热分析仪已经很普遍。并渗透到物理、化学、化工、石油、冶金、地质、建材、纤维、塑料、橡胶、有机、无机、低分子、高分 子、食品、地球化学、生物化学等各个领域。由于热分析的基础是温度测量,所以,温度采集的精确度和稳定性决定了热分析仪系统测量结果的准确性。热分析仪一 般应用在工业场合中,周围环境变化比较大,对温度采集系统的影响比较明显,特别是环境温度的变化,对温度采集系统的影响有时候能达到1℃～2℃。这就是我 们通常说的温度漂移或称温漂。

　　温漂指的是对于相同的输入,当温度转换模板所处的环境温度变化时,转换模板转换的温度值有差异。温漂产生的主要原因是温度转换模板上的电子元器 件存在温度系数,随着温度的变化,这些电子元器件的性能也发生了变化,导致测量结果产生误差。对于测温设备,温漂问题是无法避免的。为此,我们设计了一种 高精度低温漂的温度采集系统

　　2 温漂原因分析

　　2.1 原理分析

　　温度转换模板在实际工作中呈现:在输入电压不变的情况下,转换模板环境温度发生变化时,输出的温度值出现偏差,并呈现一定的规律。环境温度升高时测温也升高,环境温度下降时测温也下降,即温度转换模板存在正温漂。

　　分析温度转换的变送过程,可以确定输出的温度值与三个因素有关:

　　(1)输入电压,温度传感器输出的毫伏信号。

　　(2)冷端补偿,冷端补偿采用专用芯片测量环境温度,它对环境温度的测量只存在最大不超过0.5℃的偏差,因此也不是温度转换板产生温漂的原因。

　　(3)A/D转换,这样温漂就集中在A/D转换中,通常的A/D转换如图1构成。现在A/D转换芯片大多采用高精度集成电路。其温度系数相当 好。但是这些芯片的高精度参数都建立在一个基础上,就是参考电压的稳定。如果参考电压随温度变化而变化,就会造成A/D转换的结果随温度变化,就是所说的 温漂。LM236-2.5V为一集成电路精密2.5V并联稳压器。但是其本身存在温度系数,当环境温度不同时,温度基板的输出会有偏差。

　　2.2 实验证明

　　我们选取5块温度转换板放入可调恒温箱中,将每块温度转换板上的LM236-2.5V的输出端引出,测量LM236-2.5V的输出电压随环境温度的变化情况,实验结果如表1所示: