測試儀器基礎應用知識總結(jié)（二）：十大故障診斷方法 - 全文

　　一、儀器儀表電路十大故障診斷方法

　　儀器儀表電路維修在電子類的公司里從來都是不可缺少的一部分。因為只有通過它才能讓原本不合格的產(chǎn)品最終出廠。然而，維修也是電子公司中最為復雜的一部分。因為它不僅要運用到許多電子專業(yè)知識，有時也需要有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。下面就我個人多年來總結(jié)的維修經(jīng)驗與感興趣的朋友分享一下。

　　1、敲擊手壓法

　　經(jīng)常會遇到儀器運行時好時壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象絕大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的。對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。

　　所謂的“敲擊”就是對可能產(chǎn)生故障的部位，通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會引起出錯或停機故障。所謂“手壓”就是在故障出現(xiàn)時，關上電源后對插的部件和插頭和座重新用手壓牢，再開機試試是否會消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機殼正常，再敲打又不正常時，最好先將所有接頭重插牢再試，若傷腦筋不成功，只好另想辦法了。

　　2、觀察法

　　利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時候，損壞了的元件會變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點；燒壞的器件會產(chǎn)生一些特殊的氣味；短路的芯片會發(fā)燙；用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。

　　3、排除法

　　所謂的排除法是通過拔插機內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當拔除某一插件板或器件后儀表恢復正常，就說明故障發(fā)生在那里。

　　4、替換法

　　要求有兩臺同型號的儀器或有足夠的備件。將一個好的備品與故障機上的同一元器件進行替換，看故障是否消除。

　　5、對比法

　　要求有兩臺同型號的儀表，并有一臺是正常運行的。使用這種方法還要具備必要的設備，例如，萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)分有，電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。

　　具體方法是：讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運行，而后檢測一些點的信號再比較所測的兩組信號，若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當?shù)闹R和技能。

　　6、升降溫法

　　有時，儀表工作較長時間，或在夏季工作環(huán)境溫度較高時就會出現(xiàn)故障，關機檢查正常，停一段時間再開機又正常，過一會兒又出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象是由于個別IC或元器件性能差，高溫特性參數(shù)達不到指標要求所致。為了找出故障原因，可采用升降溫法。

　　所謂降溫，就是在故障出現(xiàn)時，用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高，比如用電烙鐵放近有疑點的部位（注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件）試看故障是否出現(xiàn)。

　　7、騎肩法

　　騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上，或者把好的元器件（電阻電容、二極管、三極管等）與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好接觸，如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因，則采用這種方法可以排除。

　　8、電容旁路法

　　當某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象，例如顯示器混亂時，可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在IC的電源和地端；對晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時故障現(xiàn)象消失，則確定故障就出現(xiàn)在這一級電路中。

　　9、狀態(tài)調(diào)整法

　　一般來說，在故障未確定前，不要隨便觸動電路中的元器件，特別是可調(diào)整式器件更是如此，例電位器等。但是如果事先采取復參考措施（例如，在未觸動前先做好位置記號或測出電壓值或電阻值等），必要時還是允許觸動的。也許改變之后有時故障會消除。

　　10、隔離法

　　故障隔離法不需要相同型號的設備或備件作比較，而且安全可靠。根據(jù)故障檢測流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號對比、部件交換等方法，一般會很快查到故障之所在。

　　二、電子秤傳感器常見問題維護

　　目前在國內(nèi)的電子秤傳感器常見問題維護是根據(jù)大多采用電阻應變式稱重傳感器原理，其應用也越來越普遍電子秤具有稱量快速、顯示直觀、不易磨損等優(yōu)點，已逐漸取代機械秤。電子秤主要有承重傳力系統(tǒng)、稱重傳感器和顯示儀表組成。常用的電阻應變式稱重傳感器的工作原理是彈性體在外力的作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應變片也隨同發(fā)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值發(fā)生變化，由于應變片是連接成平衡電橋式的，應變片電阻值的變化會引起電橋的不平衡，從面輸出信號，這樣就完成了將外力變換為信號的過程。

　　電子秤出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象，需懷疑是稱重傳感器的故障：

　　（1）電子秤不顯示零，顯示屏不斷閃爍。

　?。?）電子秤顯示零以后，在加放砝碼，不顯示稱量數(shù)字。

　?。?）電子秤稱量不準確，顯示的稱量數(shù)字與加放的砝碼數(shù)量不一致。

　　（4）電子秤重復性不好，加放同一砝碼，有時稱量準確，有時稱量不準確。

　?。?）電子秤空載或加載時，顯示的數(shù)字不穩(wěn)定，漂移或者跳變。

　　這幾種現(xiàn)象都有可能是稱重傳感器的故障。如果能夠準確判斷出故障是在傳感器，這樣就能大大提高工作效率，加快電子秤修理的速度。將需要判斷的傳感器從系統(tǒng)中單獨摘除，分別測量輸入阻抗、輸出阻抗。輸入阻抗正常值為380Ω，輸出阻抗正常值為350Ω，如果測量數(shù)據(jù)不在此范圍內(nèi)，該傳感器已經(jīng)損壞。如輸入阻抗、輸出阻抗有斷路，可先檢查傳感器信號電纜有無斷開的地方，當信號電纜完好時，則為傳感器應變片被燒毀，通常是因為有大電流進入傳感器造成的。當測量輸入阻抗、輸出阻抗阻值不穩(wěn)定時，可能為信號線絕緣層破裂，絕緣性能下降，或傳感器受潮，使橋路同彈性體絕緣不好。傳感器的零點輸出信號值，一般在（-3mv～2mv）之間。如果遠遠超出此標準范圍，可能是傳感器使用中過載而造成彈性體塑性變形，使傳感器無法使用。如無零點信號或零點輸出信號很小，可能為稱重傳感器內(nèi)的應變片已從彈性體上脫落或有支撐物支撐秤體造成。

　　三、利用熱電偶和ADC實現(xiàn)高精度溫度測量

　　熱電偶廣泛用于各種溫度檢測。熱電偶設計的最新進展，以及新標準和算法的出現(xiàn)，大大擴展了工作溫度范圍和精度。目前，溫度檢測可以在-270°C至+1750°C寬范圍內(nèi)達到±0.1°C的精度。為充分發(fā)揮新型熱電偶能力，需要高分辨率熱電偶溫度測量系統(tǒng)。能夠分辨極小電壓的低噪聲、24位、Σ-Δ模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）非常適合這項任務。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）采用24位ADC評估（EV）板，熱電偶能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)溫度測量。熱電偶、鉑電阻溫度檢測器（PRTD）和ADC相結(jié)合，可構(gòu)成高性能溫度測量系統(tǒng)。采用低成本、低功耗ADC的DAS系統(tǒng)，可理想滿足便攜式檢測的應用需求。

　　熱電偶入門

　　托馬斯?塞貝克在1822年發(fā)現(xiàn)了熱電偶原理。熱電偶是一種簡單的溫度測量裝置，由兩種不同金屬（金屬1和金屬2）組成（圖1）。塞貝克發(fā)現(xiàn)不同的金屬將產(chǎn)生不同的、與溫度梯度有關的電勢。如果這些金屬焊接在一起構(gòu)成溫度傳感器結(jié)（TJUNC，也稱為溫度結(jié)），另一端未連接的差分結(jié)（TCOLD，作為恒溫參考端）上將呈現(xiàn)出電壓，VOUT，該電壓與焊接結(jié)的溫度成正比。從而使熱電偶輸出隨溫度變化的電壓/電荷，無需任何電壓或電流激勵。

　　圖1. 熱電偶簡化電路

　　VOUT溫差（TJUNC - TCOLD）是金屬1及金屬2的金屬類型的函數(shù)。該函數(shù)在美國國家標準與技術研究院（NIST） ITS-90熱電偶數(shù)據(jù)庫［1］中嚴格定義，覆蓋了絕大多數(shù)實用金屬1和金屬2組合。利用該數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)VOUT測量值計算相對溫度TJUNC。然而，由于熱電偶以差分方式測量TJUNC，為了確定溫度結(jié)的實測溫度，就必須知道冷端絕對溫度（單位為°C、°F或K）。所有現(xiàn)代熱電偶系統(tǒng)都利用另一絕對溫度傳感器（PRTD、硅傳感器等）精密測量冷端溫度，并進行數(shù)學補償。

　　圖1所示熱電偶簡化電路的溫度公式為：

　　Tabs = TJUNC + TCOLD（式1）

　　式中：

　　Tabs為溫度結(jié)的絕對溫度；

　　TJUNC為溫度結(jié)與基準冷端的相對溫度；

　　TCOLD為冷端參考端的絕對溫度。

　　熱電偶的類型各種各樣，但是針對具體的工業(yè)或醫(yī)療環(huán)境可以選擇最適合的異金屬對兒。這些金屬和/或合金組合被NIST及國際電工委員會標準化，簡寫為E、J、T、K、N、B、S、R等。NIST和IEC為常見的熱電偶類型提供了熱電偶參考表［1］。

　　NIST和IEC還為每種熱電偶類型開發(fā)了標準數(shù)學模型。這些冪級數(shù)模型采用獨特的系數(shù)組合，每種熱電偶類型及不同溫度范圍的系數(shù)都不同［1］。

　　表1所示為部分常見熱電偶類型（J、K、E和S）的例子。

　　表1. 常見的熱電偶類型 Thermocouple TypePositive ConductorNegative ConductorTemperature Range （°C）Seebeck Coefficient at +20°C

　　JChromelConstantan0 to 76051μV/°C

　　KChromelAlumel-200 to +137041μV/°C

　　EChromelConstantan-100 to +100062μV/°C

　　SPlatinum （10% Rhodium）Rhodium0 to 17507μV/°C

　　J型熱電偶具有相對較高的塞貝克系數(shù)、高精度和低成本，應用廣泛。這些熱電偶使用相對簡單的線性化算法，即可達到±0.1°C的測量精度。

　　K型熱電偶覆蓋的溫度范圍寬，在工業(yè)測量領域的應用非常廣泛。這些熱電偶具有適中的高塞貝克系數(shù)、低成本及良好的抗氧化性。K型熱電偶的精度高達±0.1°C。

　　E型熱電偶的應用沒有其它類型熱電偶普及。然而，這組熱電偶的塞貝克系數(shù)最高。E型熱電偶所需的測量分辨率低于其它類型。E型熱電偶的測量精度可達到±0.5°C，需要的線性化計算方法相對復雜。

　　S型熱電偶由鉑和銠組成，這對組合能夠在非常高的氧化環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定、可復現(xiàn)的測量。S型熱電偶的塞貝克系數(shù)較低，成本相對較高。S型熱電偶的測量精度可達到±1°C，需要的線性化算法相對復雜。



　　應用示例

　　熱電偶電路設計包括具有差分輸入及能夠分辨微小電壓的高分辨率ADC、穩(wěn)定的低漂移基準，以及準確測量冷端溫度的方法。

　　圖2所示為簡化原理圖。MX7705是一款16位、Σ-Δ ADC，內(nèi)置可編程增益放大器（PGA），無需外部精密放大器，能夠分辨來自熱電偶的微伏級電壓。冷端溫度利用MAX6627遠端二極管傳感器以及位于熱電偶連接器處、連接成二極管的晶體管測量。MX7705的輸入共模范圍擴展至低于地電勢30mV，可實現(xiàn)有限的負溫度范圍［2］。

　　圖2. 熱電偶測量電路。MX7705測量熱電偶輸出，MAX6627和外部晶體管測量冷端溫度，MAX6002為MX7705提供2.5V精密電壓基準。

　　也有針對具體應用設計的IC，用于熱電偶信號調(diào)理。這些IC集成本地溫度傳感器、精密放大器、ADC和電壓基準。例如，MAX31855為冷端補償熱電偶至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可數(shù)字化K、J、N、T或E型熱電偶信號。MAX31855以14位（0.25°C）分辨率測量熱電偶溫度（圖3）。

　　圖3. 集成冷端溫度補償?shù)腁DC，轉(zhuǎn)換熱電偶電壓時無需外部補償。

　　誤差分析

　　冷端補償

　　熱電偶為差分傳感器，利用溫度結(jié)和冷端之間的溫差產(chǎn)生輸出電壓。根據(jù)式1，只有精密測得冷端絕對溫度（TREF）時，才能得到溫度結(jié)的絕對溫度（Tabs）。

　　可利用新型鉑RTD （PRTD）測量冷端絕對溫度。它在很寬的溫度范圍內(nèi)提供良好的性能，尺寸小、功耗低，成本非常合理。

　　圖4所示為精密DAS的簡化原理圖，采用了MAX11200 （24位、Σ-Δ ADC）評估（EV）板，可實現(xiàn)熱電偶溫度測量。本例中，利用R1 - PT1000 （PTS 1206，1000Ω）測量冷端絕對溫度。該解決方案能夠以±0.30°C或更高精度測量冷端溫度［3］。

　　圖4. 熱電偶DAS簡化圖

　　如圖4所示，MAX11200的GPIO設置為控制精密多路復用器MAX4782，它選擇熱電偶或PRTD R1 - PT1000。該方法可利用單個ADC實現(xiàn)熱電偶或PRTD的動態(tài)測量。提高了系統(tǒng)精度，降低校準要求。

　　非線性誤差

　　熱電偶為電壓發(fā)生裝置。但是，大多數(shù)常見熱電偶［2，4］的輸出電壓作為溫度的函數(shù)呈現(xiàn)非常高的非線性。

　　圖4和圖5中說明，如果沒有經(jīng)過適當補償，常見的工業(yè)K型熱電偶的非線性誤差會超過數(shù)十攝氏度。

　　圖5. K型熱電偶的輸出電壓和溫度關系圖。曲線在-50°C至+350°C范圍內(nèi)線性度較好；在低于-50°C和高于+350°C時，相對于絕對線性度存在明顯偏差。［1］

　　圖6. 相對于直線逼近的偏差，假設線性輸出為從-50°C至+350°C，平均靈敏度為k = 41μV/°C。［1］

　　IEC采用的NIST ITS-90等現(xiàn)代熱電偶標準化處理、查找表和公式數(shù)據(jù)庫［1］，是當前系統(tǒng)間互換熱電偶類型的基礎。通過這些標準，熱電偶很容易由相同或不同制造商的其它熱電偶所替代，而且經(jīng)過最少的系統(tǒng)設計更新或校準即可確保性能指標。

　　NIST ITS-90熱電偶數(shù)據(jù)庫提供了詳細的查找表。通過使用標準化多項式系數(shù)［1］，還可利用多項式在非常寬的溫度范圍內(nèi)將熱電偶電壓換算成溫度（°C）。

　　根據(jù)NIST ITS-90熱電偶數(shù)據(jù)庫，多項式系數(shù)為：

　　T = d0 + d1E + d2E2 + 。.. dNEN（式2）

　　式中：

　　T為溫度，單位為°C；

　　E為VOUT，熱電偶輸出，單位為mV；

　　dN為多項式系數(shù)，每一熱電偶的系數(shù)是唯一的；

　　N = 多項式的最大階數(shù)。

　　表2所示為一個K型熱電偶的NIST （NBS）多項式系數(shù)。

　　表2. K型熱電偶系數(shù) Type-K Thermocouple Coefficients

　　Temperature Range （°C）-200 to 00 to 500500 to 1372

　　Voltage Range （mV）-5.891 to 00 to 20.64420.644 to 54.886

　　Coefficients

　　d00.0000000E+000.0000000E+00-1.3180580E+02

　　d12.5173462E+012.5083550E+014.8302220E+01

　　d2-1.1662878E+007.8601060E+02-1.6460310E+00

　　d3-1.0833638E+00-2.5031310E-015.4647310E-02

　　d4-8.9773540E-018.3152700E-02-9.6507150E-04

　　d5-3.7342377E-01-1.2280340E-028.8021930E-06

　　d6-8.6632643E-029.8040360E-04-3.1108100E-08

　　d7-1.0450598E-024.4130300E-05—

　　d8-5.1920577E-041.0577340E-06—

　　d9—-1.0527550E-08—

　　Error Range （°C）-0.02 to 0.04-0.05 to 0.04-0.05 to 0.06

　　利用表2中的多項式系數(shù)，能夠在-200°C至+1372°C溫度范圍內(nèi)以優(yōu)于±0.1°C的精度計算溫度T。大多數(shù)常見熱電偶都有不同系數(shù)表可用［1］。

　　同樣，在-200°C至0、0至+500°C和+500°C至+1372°C溫度范圍也可以找到類似的NIST ITS-90系統(tǒng)，能夠以更高精度（低于±0.1°C，相對于±0.7°C）計算溫度。與原來的“單”間隔表進行比較即可看出這點［2］。

　　ADC規(guī)格參數(shù)/分析

　　表3所示為MAX11200的基本性能指標，具有圖4中所示的電路特性。

　　表3. MAX11200的主要技術指標 MAX11200Comments

　　Sample Rate （sps）10 to 120The MAX11200‘s variable oversampling rate can be optimized for low noise and for -150dB line-noise rejection at 50Hz or 60Hz.

　　Channels1GPIOs allow external multiplexer control for multichannel measurements.

　　INL （ppm， max）±10Provides very good measurement linearity.

　　Offset Error （μV）±1Provides almost zero offset measurements.

　　Noise-Free Resolution （Bits）19.0 at 120sps; 19.5 at 60sps; 21.0 at 10spsVery high dynamic range with low power.

　　VDD （V）AVDD （2.7 to 3.6）

　　DVDD （1.7 to 3.6）AVDD and DVDD ranges cover the industry’s popular power-supply ranges.

　　ICC （μA， max）300Highest resolution per unit power in the industry; ideal for portable applications.

　　GPIOsYesAllows external device control， including local multiplexer control.

　　Input Range0 to VREF， ±VREFWide input ranges

　　Package16-QSOP，

　　10-μMAX? （15mm2）Some models like the MAX11202 are offered in a 10-μMAX package—a very small size for space-constrained designs.

　　本文中使用的MAX11200是一款低功耗、24位、Σ-Δ ADC，適合于需要寬動態(tài)范圍、高分辨率的低功耗應用。利用該ADC，基于式3和4可計算圖3電路的溫度分辨率。

　　（式3）

　　（式4）

　　式中：

　　Rtlsb為熱電偶在1 LSB時的分辨率；

　　Rtnfr為熱電偶無噪聲分辨率（NFR）；

　　VREF為基準電壓；

　　Tcmax為測量范圍內(nèi)的熱電偶最大溫度；

　　Tcmin為測量范圍內(nèi)的熱電偶最小溫度；

　　Vtmax為測量范圍的熱電偶最大電壓；

　　Tcmax為測量范圍內(nèi)的熱電偶最小電壓；

　　FS為ADC滿幅編碼，對于雙極性配置的MAX11200為（223-1）；

　　NFR為ADC無噪聲分辨率，對于雙極性配置的MAX11200為（220-1），10Sa/s時。

　　表4所列為利用式3和4計算表1中K型熱電偶的測量分辨率。

　　表4. K型熱電偶在不同溫度范圍內(nèi)的測量分辨率 Temperature Range （°C）-200 to 00 to 500500 to 1372

　　Voltage Range （mV）-5.89120.64434.242

　　Rtlsb Resolution （°C/LSB）0.01210.00870.0091

　　Rtnfr Resolution （°C/NFR）0.09710.06930.0729

　　表4中提供了每個溫度范圍內(nèi)的°C/LSB誤差和°C/NFR誤差計算值。無噪聲分辨率（NFR）表示ADC能夠可靠區(qū)分的最小溫度值。對于整個溫度范圍，NFR值低于0.1°C，對于工業(yè)和醫(yī)療應用中的大多數(shù)熱電偶遠遠足夠。

　　熱電偶與MAX11200評估板的連接

　　MAX11200EVKIT提供了全功能、高分辨率DAS。評估板可幫助設計工程師快速完成項目開發(fā)，例如驗證圖4所示解決方案。

　　在圖4所示原理圖中，常見的K型OMEGA熱電偶（KTSS-116 ［5］）連接至差分評估板輸入A1。利用Maxim應用筆記4875中介紹的高性價比比例方案，測量冷端溫度的絕對值［3］。R1 （PT1000）輸出連接至評估板輸入A0。MAX11200的GPIO控制精密多路復用器MAX4782，復用器動態(tài)選擇將熱電偶或PRTD R1輸出連接至MAX11200的輸入。

　　K型熱電偶（圖3、4）在-50°C至+350°C范圍內(nèi)的線性度適當。對于有些不太嚴格的應用，線性逼近公式（式5）能大大降低計算量和復雜度。

　　近似絕對溫度可計算為：

　　（式5）

　　式中：

　　E為實測熱電偶輸出，單位為mV；

　　Tabs為K型熱電偶的絕對溫度，單位為°C；

　　Tcj為PT1000實測的熱電偶冷端溫度，單位為°C ［3］；

　　Ecj為利用Tcj計算得到的冷端熱電偶等效輸出，單位為mV。

　　所以：

　　k = 0.041mV/°C——從-50°C至+350°C范圍內(nèi)的平均靈敏度

　　然而，為了在更寬的溫度范圍（-270°C至+1372°C）內(nèi)精密測量，強烈建議采用多項式（式2）和系數(shù)（根據(jù)NIST ITS-90）：

　　Tabs = ?（E + Ecj）（式6）

　　式中：

　　Tabs為K型熱電偶的絕對溫度，單位為°C；

　　E為實測熱電偶輸出，單位為mV；

　　Ecj為利用Tcj計算得到的冷端熱電偶等效輸出，單位為mV；

　　f為式2中的多項式函數(shù)；

　　TCOLD為PT1000實測的熱電偶的冷端溫度，單位為°C。

　　圖7所示為圖4的開發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括經(jīng)認證的精密校準器，F(xiàn)luke?-724，作為溫度模擬器代替K型OMEGA熱電偶。

　　詳細圖片（PDF， 3.1MB）

　　圖7. 圖4開發(fā)系統(tǒng)

　　Fluke-724校準器提供與K型熱電偶在-200°C至+1300°C范圍內(nèi)輸出相對應的精密電壓，送至基于PT1000的冷端補償模塊?；贛AX11200的DAS動態(tài)選擇熱電偶或PRTD測量值，并通過USB端口將數(shù)據(jù)送至筆記本計算機。專門開發(fā)的DAS軟件采集并處理熱電偶和PT1000輸出產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

　　表5列出了-200°C至+1300°C溫度范圍內(nèi)的測量和計算值，采用式5和6。

　　表5. -200°C至+1300°C范圍的測量計算 Temperature （Fluke-724） （°C）PT1000 Code Measured at “Cold Junction” （LSB）Thermocouple Code Adjusted to 0°C by PT1000 Measurements （LSB）Temperature Calculated by Equation 6 and Table 2 （°C）Temperature Error vs. Calibrator （°C）Temperature Calculated by “Linear” Equation 5 （°C）

　　-200326576-16463-199.720.28-143.60

　　-100326604-9930-99.920.08-86.62

　　-50326570-5274-50.28-0.28-46.01

　　032655360.000.000.05

　　20326590225720.190.1919.68

　　10032658311460100.020.0299.96

　　20032648622779200.180.18198.69

　　50032641457747500.160.16503.70

　　10003265201154381000.180.181006.92

　　13003265441465621300.090.091278.40

　　如表5所示，利用式6，基于MAX11200的DAS系統(tǒng)在非常寬的溫度范圍內(nèi)可達到±0.3°C數(shù)量級的精度。式5中的線性逼近法在很窄的-50°C至+350°C范圍內(nèi)僅能實現(xiàn)1°C至4°C的精度。

　　注意，式6需要相對復雜的線性化計算算法。

　　大約十年之前，在DAS系統(tǒng)設計中實現(xiàn)此類算法會受到技術和成本的限制。當今的現(xiàn)代化處理器速度快、性價比高，解決了這些難題。

　　總結(jié)

　　最近幾年，適用于-270°C至+1750°C溫度范圍的高性價比、熱電偶溫度檢測技術取得較大進展。在改進溫度測量和范圍的同時，成本也更加合理，功耗更低。

　　如果ADC和熱電偶直接連接，這些基于熱電偶的溫度測量系統(tǒng)需要低噪聲ADC （如MAX11200）。熱電偶、PRTD和ADC集成至電路時，能夠?qū)崿F(xiàn)非常適用于便攜式檢測應用的高性能溫度測量系統(tǒng)。

　　MAX11200具有較高的無噪聲分辨率、集成緩沖器和GPIO驅(qū)動器，可直接連接任何傳統(tǒng)的熱電偶及高分辨率PRTD （如PT1000），無需額外的儀表放大器或?qū)Ｓ?a target="_blank">電流源。更少的接線和更低的熱誤差進一步降低系統(tǒng)復雜性和成本，使設計者能夠?qū)崿F(xiàn)DAS與熱電偶及冷端補償模塊的簡單接口。

　　四、常見液位計的種類及應用

　　液位計接觸式測量

　　接觸式測量是從鋼帶浮子液位計為開端，以各種方式精確測量浮子距離而演化到各種現(xiàn)代化儀表如伺服式、磁致伸縮式等等熱電技術，鋼帶浮子式：最早期的液位計，現(xiàn)今都面臨著更新?lián)Q代。

　　浮子受浮力浮在介質(zhì)表面，通過變速齒輪到有刻度的鋼帶上讀出液位值，液位上升或下降破了力平衡后，浮子也跟隨上升下降，帶動鋼帶運行。理論精度在2-3mm左右，電廠鍋爐、汽輪機、電氣、熱控、水處理等熱電行業(yè)技術免費交流平臺！ 安裝復雜，可靠性較低，由于機械部件多，很容易發(fā)生鋼帶卡死不動的情況。

　　磁致伸縮型

　　探棒上端電子部件產(chǎn) 生低壓電流脈沖，開始計時，產(chǎn)生磁場沿磁致伸縮線向下傳播，浮子隨著液位變化沿測量竿上下移動，浮子內(nèi)有磁鐵，也產(chǎn)生磁場，兩個磁場相遇，磁致伸縮線扭曲形成扭應力波脈沖，脈沖速度已知，計算脈沖傳播時間即對應液位精確變化。

　　精度最高能夠達到1mm，磁致伸縮液位精度較高，可測油水分界面但由于其接觸的測量方式和較高的安裝、維護要求導致市場普及不廣。

　　由于其受介質(zhì)密度和溫度影響很大，所以常常精度比較差，而為消除這些影響，需要很多其他測試儀表，結(jié)果搭建一套完善的靜壓測量系統(tǒng)價格很高。

　　伺服式液位計

　　伺服式液位計是最近比較成功的新型液位計，主要應用在輕油品的高精度測量中。與雷達液位計形成比較強的競爭。 基本原理同鋼帶式液位計，但具有精確的力傳感器以及伺服系統(tǒng)，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過考慮鋼帶自身重力，精確地調(diào)節(jié)浮子高度以達到平衡浮力和重力，得到精確的當前液面到罐頂高度，以得到液位值。熱電技術聯(lián)盟精度高，能夠達到1mm，滿足計量級要求使用于平靜的輕質(zhì)無腐蝕性液體。

　　靜壓式液位計

　　靜壓式液位計比較特殊，其利用均勻液體的壓強與高度成正比的關系通過測量液體底部的壓力來折算液位高度。

　　P=ρgh （P 壓強）