基于热电偶精度高现场温度参数采集

摘要:E型热电偶作为一种价格低廉、构造简易、温度测试范围广的测温元件。被广泛使用于工业现场温度参数采集中，在此基础上引入ADAM模块可以为温度参数的现场采集提供便利.实现现场温度参数的远程控制。本文对基于热电偶的现场温度参数采集方法进行了研究，结果表明，采用K型热电偶并在测温系统中引入ADAM模块，可以提高温度采集的精度。在工业生产现场温度采集领域中可以得到广泛应用。
        随着现代工业生产技术水平的日益进步，温度采集在石油化工、冶金制造、机械等领域的地位日趋重要。通常进行温度采集的电于元件主要包括热电阻和热电偶两种类型，其中热电偶由于具有较高的测温精度,宽泛的温度范围和简易的组成构造而被广泛应用于工业生产现场测温系统中，目前经常使用的热电偶主要有S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型及T型等8种型号,其中K型热电偶成本低廉,热电势-温度特性优良,因而应用普遍”。
        在某些特殊的生产环境下，如高温炉膛、石油加热、蒸馏设备，由于高温高压等苛刻环境的限制无法实现温度的直接测量。将计算机技术应用于基于热电偶的现场温度测量系统,采用ADAM模块，可以实现对生产现场温度参数的远程化监测和控制,实现特殊环境下的数据采集。
本文提出一种工业生产现场温度参数采集方法,该方法在测温系统中用K型热电偶，同时引入ADAM模块。通过分析采集数据精度可证明所提出方法可进行严苛现场环境下精度高的温度数据采集,实现生产过程远程控制的目标。
1现场温度参数采集系统的构成
       图1所示为现场温度参数采集系统组成的示意图，如图所示，其中热电偶采用K型热电偶,其温度采集灵敏度为40μV/C,最大可以达到1300℃的测试温度，温度参数通过热电偶转换为电信号，K型热电偶温度与热电势变化率的关系如图2所示，可以看出K型热电偶的热电势变化率随温度变化呈现出明显的非线性特点，因此使用前需要对热电偶进行调零并增大电压，使热电势变化率随温度进行线性变化;ADAM模块与现场的热电偶相连，不需要变送器即可将热电偶转换的电信号传输至计算机中，此外ADAM模块还可以对信号经行放大和滤波处理，以及输出数字信号和通讯的功能;在ADAM和计算机之间还存在一-个转换模块，这是应为二者所采用的传输协议不同，前者为RS-485型，而后者为RS-232型，该转换模块为插卡式1/O板，作用在于将ADAM信号转化为计算机可以识别的信号。

2现场温度参数采集系统ADAM模块程序设计
       图3所示为温度采集系统中ADAM模块的程序设计示意图，在ADAM模块开始使用之前，必须设置各个相关参数，如地址,波特率，输人等。参数设置程序由模块相关的专业软件进行操作，当参数设置结束后，需要根据实际应用的要求进行程序设计。本文研究的现场温度参数采集系统的程序采用VisualC++经行设计,于程序设计包括接口端，热电偶测量范围、温度数据采集时间间隔、通道、数据转化等参数设置，串口,调零，温度数据采集过程，处理采集数据，回放温度数据等，其中现场温度参数采集时间间隔的程序设计尤为重要。首先需要采用Timer控件，在窗体中采用该控件，对温度数据采集间隔的时间属性经行相应的设置，之后在Timer__Timer()进程中编写人数据读取程序，最终可实现间隔固定的现场温度参数采集。需要指出的是,通过设计得到的实际间隔时间是Timer控件中Interval属性的值加上运行数据读敢程序所需时间的总和。

       当温度数据采集结束后,需要对其格式进行转换，之后存储于具有多维特征的数据组当中，记录绘图后,建立数据库。由于系统具有回放功能，因此可以对数据采集过程中的任意一个时刻经行调取。此外，由于系统是在ADMAPI.BAS中进行模块数据的定义，因此需要在项目中加入该文件,当模块数量不止一个时，还需要对该程序进行多次重复。为了方便数据的统计管理，还可以直接将通过热电偶获得的现场温度参数数据写人特定的数据库当中。
3精度分析.
       本文以某型号制冷恒温槽为例对采用文中所提方法进行现场温度参数采集的精度经行了分析，首先将K型热电偶放人槽中，热电偶另一端放置于小槽中并设定温度为10℃，将恒温槽的升温速率设定为10℃/min,由所设计的系统经行热电势值采集,之后通过计算得到不同温度条件下的电势平均值;采用拉格朗日插值法对热电偶电势/温度曲线进行拟合。对拟合后的曲线采用软件进行处理,获得相应的真实温度。表1所示为该温度采集系统的精度分析表。

      从表1可以看出系统采集的现场温度参数值与真实值之间的偏差处于土0.1℃范围内,相对误差小于4‰,说明采用该方法经行现场温度采集的精度较高,完全符合工业生产现场温度远程化采集应用的要求。
4结语
        现代工业生产对温度采集技术要求日益提高，然而由于高温高压等严苛环境的限制，使得现场温度采集较为困难，K型热电偶作为一种温度采集电子元件被广泛应用于温度数据采集过程中，采用K型热电偶并引人ADAM模块可以实现现场温度参数采集的远程化监控和控制。通过对采集值和真实温度的对比分析可以看出采用该方法进行温度采集的精度较高,符合现场温度的采集的应用要求。