? 雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯測溫精度是由多方面因素決定,除了雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯本身精度誤差、安裝方式、雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯補(bǔ)償導(dǎo)線之外,主要由雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯二次采集元件端的精度決定。該文在介紹雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯工作原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了二次采集元件影響雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯信號采集精度的3個關(guān)鍵因素,包括熱電偶信號采集電路分析、雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯信號的非線性化處理和冷端補(bǔ)償方法,通過對以上3個關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化處理,可以極大地提高熱電偶信號采集精度,從而提高雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的測溫精度。
3 雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯信號的非線性處理
3.1 雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯信號的非線性處理
測溫儀表采集的雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱電勢必須經(jīng)過冷端補(bǔ)償修正, 才能得到參考溫度0 ℃情況下雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱電勢,修正公式為
式中:E(T,0 ℃)為被測介質(zhì)在參考溫度0 ℃時(shí)實(shí)際溫度T ℃對應(yīng)的熱電勢,mV;E(T,t0)為在恒溫t0下測得的熱電勢,mV;E(t0,0 ℃)為在參考溫度0 ℃時(shí)恒溫t0時(shí)雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱電勢,mV。
經(jīng)過修正后的實(shí)際熱電勢, 根據(jù)熱電偶分度表,可以查出對應(yīng)的被測介質(zhì)的實(shí)際溫度[3]。查表法適用于易于存儲大量數(shù)據(jù)單元、計(jì)算速度快的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),但難以適用于數(shù)據(jù)存儲空間有限且CPU 運(yùn)算速度較慢的測溫儀表等嵌入式系統(tǒng),若嵌入式系統(tǒng)采用查表法,會占用較大的存儲空間,并且查表時(shí)間比較長,滿足不了測溫實(shí)時(shí)性的要求。
由于雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱電勢與溫度信號呈現(xiàn)出較高的非線性關(guān)系, 不能用線性函數(shù)表示兩者的關(guān)系,如果不作線性化處理,直接根據(jù)熱電勢查找雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯分度表,查找工作量巨大,不適合嵌入式熱電偶采集系統(tǒng),因此需要對雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱電勢和溫度信號作線性化處理,減少運(yùn)算工作量。
從熱電偶信號的非線性特點(diǎn)出發(fā),雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯溫度信號的線性化采用分段近似斜率法,該方法適合于嵌入式系統(tǒng),并且精度高、運(yùn)算量少、不占用較大存儲空間。
3.2 非線性處理的優(yōu)化方法
雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯信號的非線性處理采用分段近似斜率法。分段近似斜率法是將在雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯某一區(qū)間內(nèi)的溫
度差與此區(qū)間內(nèi)電勢差所對應(yīng)的線性轉(zhuǎn)換值作為
該區(qū)間的校正斜率,再加上該區(qū)間的初值,得到非
線性校正公式為
實(shí)際溫度值=斜率值×(線性轉(zhuǎn)換值-區(qū)間段電壓初始值)+區(qū)間段溫度初值(3)
式中線性轉(zhuǎn)換值為經(jīng)過冷端補(bǔ)償后的熱電偶的熱電勢,如式(2)中的E(T,0 ℃)值。
為了提高雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯測溫精度, 分段區(qū)間做的越多,雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯計(jì)算值與實(shí)際值誤差越小、精度越高,但是分段區(qū)間多會增加計(jì)算運(yùn)行時(shí)間,具體分段數(shù)目需根據(jù)熱電偶采集精度的實(shí)際需要以及CPU 的主頻速度來決定。
以pt1000雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯為例,假設(shè)把雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯0 ℃~132℃分為17 段,每一段有起始溫度值、起始溫度值對應(yīng)的電勢、終點(diǎn)溫度對應(yīng)的電勢,以及該段的斜率。具體分段如表1 所示。
計(jì)算公式為:
式中:Tabs為雪碧飲料測量B級鎧裝電阻芯的熱端絕對溫度,℃;Eabs為參考溫度0 ℃時(shí)熱電偶的熱端絕對熱電勢,μV;EAi為參考溫0 ℃度時(shí)該區(qū)間段的起始熱電勢,μV;Ki為該區(qū)間段的斜率,μV/℃;Tqi為該區(qū)間段的起始溫度,℃。
假設(shè)采用式(2)實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償后的PT1000的熱電勢為41859 μV, 顯然該值落在第12 分段區(qū)間,其初始溫度值為950 ℃,斜率39 μV/℃,該區(qū)間段的起始熱電勢為39314 μV,根據(jù)式(4)可得實(shí)際溫度值為Tabs=(41859-39314)/39+950=105.3 ℃。查表可得,41859 μV 對應(yīng)的溫度值為105 ℃。查表值與分段斜率計(jì)算值相差0.3 ℃,達(dá)到了非線性化的目的。顯然分段近似斜率法可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn),易于在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn).