测量小百科 | 如何使用PXIe-5500系列高精度数采卡实现热电偶温度量测

2022-01-06

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关键词:PXIe-5500TB-68、热电偶、测试

 

1. 简介

本文旨在告诉读者如何使用PXIe-5500系列板卡结合TB-68接线盒实现热电偶温度量测。测量原理是:AI0AIGND测取TB-68接线盒内置测温模块的温度,以此作为热电偶的冷端补偿温度,再通过板卡上其余AI引脚测量热电偶的电势差,通过转换公式即可计算出热电偶测量端温度。

 

2. TB-68接线盒

TB-68是一款适配SCSI-II 68Pin接口的基础屏蔽接线盒。该产品将68Pin DAQ设备全部I/O Pin通过端子引出,并带有两个可用于自定义电路的通用面板区域,便于信号连接。TB-68板载一个测温模块,用于获取接线盒内温度,此温度可以作为热电偶测量中的冷端补偿温度。

1 TB-68接线盒

 

3. 测温模块

通过控制TB-68接线盒上开关的状态,可以关闭或开启测温模块,测温模块和Pin68连接。TB-68接线盒上开关默认为关闭状态,此时测温模块处于不工作状态,Pin68可以视作普通Pin使用。

关闭测温模块

3 开启测温模块


当开启测温模块时,Pin68电压与温度之间的关系式如下:

T=aV2+bV+c

其中:

T——测温模块测量温度

V——测温模块输出电压

a, b, c——系数

当环境温度处于-10℃~110℃时,系数a, b, c使用以下值:

a=-7.857923E-6

b=-1.777501E-1

c=2.043937E+2

测温模块输出电压范围为0.1V~3.3V

关于TB-68接线盒的详细信息请查看TB-68 DataSheetUser Manual,网址为:http://www.jytek.com/product/278168659

 

4. 范例测试

PXIe-5516为例,演示如何使用PXIe-5500系列板卡结合TB-68,实现热电偶温度量测。

温度测试程序面板

 

如图4所示,此测试在上海办公室环境进行,采用K型热电偶测室温,测量精度可达±1℃以内。在使用此程序进行热电偶温度量测时,需要注意热电偶类型的选择,AI0已用于测量测温模块的输出电压,故此处不显示AI0

此程序中热电偶和PXIe-5500系列板卡连接方式默认为RSE,读者可根据需要更改为差分,TB-68内置测温模块与PXIe-5500系列板卡的连接方式为RSE,不可更改。

连接方式设置

 

程序中使用调用SeeSharpTools.JY.Sensors.dll中的Thermocouple.Convert()方法,将测量的热电偶的电势差转换成温度,其对应代码如下,SeeSharpTools.JY.Sensors.dll位于SeeSharpTools中。

热电偶温度转换

 

注意事项:由于热电偶产生的电势差非常小,通常小于78mV,因此在使用PXIe-5500系列高精度数采卡结合TB-68进行热电偶温度量测时其电压输入范围应选择±0.1V档,同时也尽量保证测量环境干扰较小。我们在测试中发现,多通道的切换会造成精度误差,在切换链路时电路中的电容进行充放电,会对精度造成影响。因此简仪首次提出了多通道精度调整,以求产品精度更加真实准确。

当采样率≤200K/N,无需调整。当采样率达500K/N1M/N时需要调整。根据量程和采样率在JY5500使用手册的多通道精度调整表中查找即可,如0.1V量程下,500K/N采样率,多通道误差为45μV

7 多通道精度调整表

 

由于热电偶测温对于精度的要求较高,所以建议客户在使用热电偶测温时,保证多通道采样率之和小于200KS/s