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关键词：PXIe-5500、TB-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：AI0、AIGND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。

图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。

图2 关闭测温模块

图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 DataSheet 和User Manual，网址为：https://www.jytek.com/products?product_id=390

 

4. 范例测试

以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。

图4 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。

图5 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。

图6 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/N，1M/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。

图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。