為了測量某試件多點溫度，且溫度跨度很大，還要達到要求精度，本文利用幾種不同類型的傳感器(AD590、PT1000和K型熱電偶)進行采集，其輸出形式(電流源、電阻和熱電勢)和大小均不相同，設(shè)計了電源電路、信號轉(zhuǎn)換電路和放大抬升電路，使各種傳感器的輸出達到統(tǒng)一的1～5 V的標準信號;在實驗室利用高精度電壓、電流源和電阻箱分別對熱電偶、AD590和PT1000進行模擬，結(jié)果表明該方法可行，調(diào)理電路的相對精度可達到0.1級。
某試驗系統(tǒng)中要求測量被測試件不同部位的溫度變化梯度。試件頭部到尾部的理論溫度最大值依次為1100℃(1個測點)、300℃(2個測點)和100℃(3個測點)。供電電壓12 V，要求輸出信號1～5 V，相對精度不低于0.5級，重量≤100 g。如果僅僅滿足一種溫度指標要求，市面上的很多傳感器或變送器都能很好的滿足要求，若選擇一種傳感器意味著量程至少1 100℃，該傳感器用于測量100℃的測點就很難滿足精度，因此需選用不同類型的傳感器，然而考慮到重量后就很難選出合適的傳感器來，因此本文旨在一片電路板上完成多種傳感器的信號調(diào)理工作，該設(shè)計有較大的實際意義。
1 系統(tǒng)組成
為了提高精度，根據(jù)被測溫度的大小選用量程接近該溫度的傳感器，3種不同溫度分別選擇不同傳感器如下。
測量1100℃的傳感器用K型熱電偶，其測量范圍：-200～1300℃，能夠滿足要求。熱電偶的熱電勢是毫伏級的，0℃時輸出為0 V，1100℃輸出45.118 7 mV;該信號為幅值比較小，且冷端(自由端)不可能恒為0℃，所以需設(shè)計冷端補償電路和放大器。
測量300℃的傳感器用Pt1000的鉑電阻，測量范圍：-50～300℃：0℃時電阻阻值1 000 Ω，300℃時電阻阻值2 120.515 Ω，反映溫度的物理量是電阻，因此需要設(shè)計電橋?qū)㈦娮璧淖兓哭D(zhuǎn)換位差模電壓的變換量，然后進行信號放大和電平抬升。
測量100℃的傳感器用AD590集成溫度傳感器，測量范圍：-50～150℃，該器件精度較高，全溫度范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3℃，可充當一個高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1μA/K，即該器件在273.15 K(0℃)時輸出273.15 μA電流，溫度每升高1℃電流增加1μA;反映溫度的是電流信號，因此需要將電流轉(zhuǎn)換成電壓信號后進行信號放大和電平抬升。
2 電路設(shè)計
調(diào)理電路主要由電源和各個放大器以及相應(yīng)的信號變換電路組成，下面分別對各個模塊進行詳細論述。
2.1 電源電路
電源電路是讓各個模塊正常工作，系統(tǒng)使用了兩路恒壓源，恒壓源分別為PT1000電橋電源(9 V)和輸出抬升電源(1 V)，9 V電源如圖1所示。1 V電源和9 V電源基本相同，只是部分參數(shù)不同。電源電路中的集成運算放大器采用LM224，該芯片集成了4組運算放大器，工作電源可為單電源(12V)。
圖1中D2為穩(wěn)壓管，9V電源選用額定擊穿電壓為9.1 V的1N4696，1 V電源選用額定擊穿電壓為1.2 V的LM385;RW92是電位器，和穩(wěn)壓管并聯(lián)起到分壓的作用，滑動頭分別可得到9 V和1 V的電壓;運放在這里是電壓跟隨器，輸出電壓和電位器滑動頭處的電壓大小相等;R92是限流電阻，和穩(wěn)壓管串聯(lián);兩個電容是退耦電容，大小0.1 μF，起到穩(wěn)定電壓的作用。為了不影響穩(wěn)壓管工作電阻阻值不大于500 Ω，電阻功率不小于1 W。電位器阻值不小于10 kΩ。
2.2 ADS90調(diào)理電路
AD590是集成溫度傳感器，輸出為電流，相當于恒流源，若要對此進行放大需先轉(zhuǎn)換為電壓，可在其回路串入電阻，根據(jù)歐姆定律，電阻上電壓的大小可反映電流的大小，也就是溫度的高低。圖2是溫度傳感器AD590的信號調(diào)理變換電路。
