基于FPGA的高精度S型熱電偶溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第2期
王樂群1，文 豐1，2，張凱華1
1.中北大學(xué) 電子測試技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030051； 2.中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030051
摘要： 針對傳統(tǒng)的多通道S型熱電偶測溫系統(tǒng)測量精度低、各通道精度相差較大的問題，提出了一種以FPGA為核心的高精度S型熱電偶測溫系統(tǒng)。系統(tǒng)以FPGA為核心控制器，采用模塊化設(shè)計(jì)，利用AD590溫度傳感器對S型熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。采用多通道采集、單通道調(diào)理的設(shè)計(jì)方法以改善由于元器件差異引起的各通道精度相差較大的情況。同時(shí)選用高精度ADC將采集的溫度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示，上位機(jī)通過查表法準(zhǔn)確定位溫度值，提高測溫精度。經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，該測溫系統(tǒng)溫度采集精度優(yōu)于0.2%F.S.。目前該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，為多通道S型熱電偶測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有效、可靠的手段。
中圖分類號： TP274
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211896
中文引用格式： 王樂群，文豐，張凱華. 基于FPGA的高精度S型熱電偶溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(2)：41-45.
英文引用格式： Wang Lequn，Wen Feng，Zhang Kaihua. Design of temperature measuring circuit of S-type thermocouple based on temperature sensor[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(2)：41-45.
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211896
中文引用格式： 王樂群，文豐，張凱華. 基于FPGA的高精度S型熱電偶溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(2)：41-45.
英文引用格式： Wang Lequn，Wen Feng，Zhang Kaihua. Design of temperature measuring circuit of S-type thermocouple based on temperature sensor[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(2)：41-45.
Design of temperature measuring circuit of S-type thermocouple based on temperature sensor
Wang Lequn1，Wen Feng1，2，Zhang Kaihua1
1.State Key Laboratory of Electronic Testing Technology，North University of China，Taiyuan 030051，China； 2.Key Laboratory of Instrument Science and Dynamic Testing，Ministry of Education，North University of China，Taiyuan 030051，China
Abstract： Aiming at the problem that the traditional multi-channel S-type thermocouple temperature measurement system has low measurement accuracy and each channel is quite different, a high-precision S-type thermocouple temperature measurement system based on FPGA is proposed.The system uses FPGA as controller, with modular design, and uses AD590 to perform cold junction compensation for S-type thermocouples.A high-precision ADC is used to convert the collected temperature analog signal into a digital signal and transmit it to the upper computer for display and locates the temperature value through the look-up table method to improve the temperature measurement accuracy.After many tests, it is verified that the temperature acquisition accuracy of this temperature measurement circuit is better than 0.2%F.S. At present, the circuit design has been applied to engineering practice, which provides an effective and reliable means for the design of temperature measuring circuit of S-type thermocouple.
Key words : S-type thermocouple；FPGA；cold end compensation；RFI filter circuit；high precision
0 引言
在某些特殊測試中，經(jīng)常需要監(jiān)視關(guān)鍵設(shè)備的環(huán)境因素，而溫度作為環(huán)境因素中的重要參數(shù)，直接決定測試的成敗[1]，因此測量溫度的精度就顯的尤為重要。在要求高溫測量時(shí)，S型熱電偶可以達(dá)到0~1 600 ℃的測量溫度范圍，滿足大部分測量溫度的需求。因此，提高S型熱電偶在試驗(yàn)中溫度采集的精度是有必要的。
本文提出了一種以FPGA為控制核心的高精度S型熱電偶測量系統(tǒng)。核心控制器完成模擬開關(guān)選通以及高精度ADC完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)使用多通道采集，單通道調(diào)理的設(shè)計(jì)方法改善由于元器件差異而導(dǎo)致的各路精度不一致的情況。上位機(jī)通過使用查表法來更精確地確定溫度值，以此提高熱電偶測溫系統(tǒng)的精度[2]。經(jīng)過多次試驗(yàn)測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可靠性。
本文詳細(xì)內(nèi)容請下載：http://m.jysgc.com/resource/share/2000003965。
作者信息：
王樂群1，文 豐1，2，張凱華1
(1.中北大學(xué) 電子測試技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030051；
2.中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030051)
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