K型热电偶冷端补偿方案
试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理
试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理嘿，咱今儿就来说说热电偶冷端温度补偿那些事儿！热电偶这玩意儿啊，就像个敏感的小家伙，它的测量可容易受冷端温度影响啦。
咱先讲讲补偿导线法。
你就把它想象成给热电偶找了个好帮手，这补偿导线呢，能把热电偶的冷端延长到一个温度相对稳定的地方，就好比给它搭了个安稳的小窝，这样不就能减少冷端温度变化带来的干扰啦！还有冰浴法呢！这就像是给热电偶洗了个冷水澡，把冷端放在冰和水的混合物里，让它处在一个固定的低温环境下，那它不就老实啦，测量起来也更准确咯。
电桥补偿法也挺有意思。
就好像给热电偶旁边放了个小天平，通过调整电桥的电阻来平衡冷端温度变化产生的影响，是不是很神奇呀！计算修正法呢，就像是给热电偶的测量结果做了一次精心的修正手术。
根据冷端实际温度和已知的关系式，把不准确的地方给它修正过来，让数据变得更可靠。
咱为啥要这么大费周章地去补偿热电偶冷端温度呀？这还用问吗！不补偿的话，那测量结果能准吗？就好比你要去一个地方，路线都没搞清楚，那能顺利到达目的地吗？肯定不行呀！这些补偿方法就是给热电偶指了条明路，让它能更准确地为我们服务呀。
热电偶在各种工业领域都大显身手呢，要是没有这些补偿方法，那它可就要闹脾气啦！所以呀，我们得好好对待它，用这些巧妙的方法让它乖乖听话，给我们提供精确的温度数据。
你想想看，要是工厂里的温度测量不准确，那生产出来的东西质量能有保障吗？要是科研实验里的温度数据不靠谱，那实验结果还能可信吗？所以说呀，热电偶冷端温度补偿可不是小事儿，它关系到好多重要的事情呢！总之呢，这些补偿方法各有各的好，我们得根据实际情况选择合适的方法，让热电偶发挥出它最大的作用。
这就是热电偶冷端温度补偿的奥秘所在，大家可得记住咯！。
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法1. 引言1.1 热电偶冷端温度热敏电阻补偿法的定义热电偶冷端温度热敏电阻补偿法是一种在热电偶测温过程中常用的方法。
热敏电阻通过其对温度的敏感性，可以帮助补偿热电偶冷端温度引起的误差，从而提高测量精度。
这种补偿法可以有效地消除热电偶测温中由于冷端温度变化引起的测量误差，使得测量结果更加准确可靠。
通过合理选择和配置热敏电阻，结合适当的补偿算法，可以实现热电偶测温系统的自动补偿，提高系统的稳定性和准确性。
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法在工业控制领域有着广泛的应用，可以应用于各种温度测量场合，为工业生产提供了重要的技术支持。
通过深入研究和优化，热电偶冷端温度热敏电阻补偿法有望在未来发展中发挥更大的作用，为实现智能化、自动化的工业控制系统提供更好的解决方案。
1.2 热电偶原理简介热电偶是一种常用的温度测量传感器，原理是利用两种不同材料的导体连接起来，当两种导体的接触处温度发生变化时，会产生热电势差，通过测量这个热电势差来推算温度。
热电偶的工作原理基于热电效应，即在两种不同材料接触处会产生电动势。
热电偶的优点在于其响应速度快、测量范围广、结构简单、成本低廉等特点，因此在工业领域被广泛应用于温度测量。
但是热电偶在测量过程中存在着一些误差，其中主要的一个误差源就是热电偶冷端的温度影响。
为了解决热电偶冷端温度对测量结果的影响，常常使用热敏电阻补偿法。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，可以根据热敏电阻的变化来补偿热电偶冷端温度的影响，从而提高测量精度。
热电偶原理简单易懂，结构简单且稳定，广泛应用于工业领域的温度测量中。
通过热敏电阻补偿法，可以进一步提高热电偶的测量精度，使得其在工业自动化控制中发挥更大的作用。
2. 正文2.1 热敏电阻的原理及特性热敏电阻是一种温度敏感元件，其电阻值随温度的变化而变化。
其原理是在一定温度范围内，热敏电阻的电阻值与温度呈线性关系。
通常热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小，反之亦然。
k型热电偶冷端补偿方案
k型热电偶冷端补偿方案热电偶是一种常用的温度检测设备，广泛应用于工业和科学领域。
它由两种不同材料的金属导线组成，通过两端的温度差异产生的热电势来测量温度。
然而，热电偶的冷端温度并非始终恒定，这就需要我们采取相应的补偿方案来保证测量结果的准确性。
为了解决冷端温度变化对热电偶测量的影响，我们可以采用冷端补偿方法。
冷端补偿方案旨在通过一系列措施来抵消冷端温度的变化，从而提高测量的准确性和稳定性。
1. 环境隔离首先，我们可以采取环境隔离的措施。
将热电偶的冷端与环境隔离，避免外部环境因素对冷端温度的影响。
可以采用保温材料或者将冷端放置于恒温腔内来实现环境隔离。
2. 温度补偿电路其次，我们可以引入温度补偿电路。
通过测量冷端温度，然后根据温度变化来调整输出的热电势，以实现对冷端温度的补偿。
这可以通过添加电路元件、传感器和控制器等来实现。
3. 使用冷端补偿导线另外，选用适当的冷端补偿导线也是一种有效的补偿方案。
冷端补偿导线与热电偶连接，可以通过导线自身的材料特性来对冷端温度进行补偿。
而K型热电偶常使用镍铝和铜作为导线材料，所以选用相应的冷端补偿导线能够有效抵消冷端温度的变化。
4. 系统校准最后，对热电偶系统进行定期的校准也是非常重要的。
通过与已知温度进行比对，对热电偶系统进行误差校正。
校准可以帮助我们了解系统的准确性，并及时调整补偿方案，以保证测量结果的准确性。
总结起来，k型热电偶冷端补偿方案包括环境隔离、温度补偿电路、冷端补偿导线和系统校准等方面。
通过综合应用这些补偿方案，我们可以有效抵消冷端温度的变化对热电偶测量的影响，提高温度测量的准确性和稳定性。
注：本文所述的k型热电偶补偿方案仅供参考，具体应根据实际需求和情况灵活应用。
K型热电偶冷端补偿方案
K型热电偶冷端补偿方案时间:2007-12-07 来源: 作者:郭锐徐玉斌点击：1742 字体大小:【大中小】1 引言在SMT 行业中为满足自动化大批量生产的需要,绝大多数企业采用隧道式连续传送结构的回流焊炉。
这种回流焊炉普遍至少具有3 个温区。
由于印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多,因此对于回流焊炉操作者来说只凭经验,很难在短时间内把这种回流焊炉的温度和传动速度调节到最佳状态。
因此,须将细丝状K型热电偶的探头用焊料或高温胶粘剂固定在印制板的监测点上,温度记录器和印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过,与此同时,记录器自动以预定时间间隔采样热电偶的温度信号,并将随时间变化的温度数据保存在记录器的非易失性存储器中。
在此过程中, 温度记录仪的外界温度可能达到270 ℃以上,其内部温度采取必要的隔热技术后也在60 ℃左右。
而热电偶的理论冷端温度为纯水冰点温度(0 ℃) ,故而必须对此给予补偿。
2 方案选择2.1 硬件系统方案现有产品多采用3 种方法测量冷端环境温度。
(1) 直接借用CPU 内部温度传感器,如Cygnal 的CF020。
然而,首先记录仪内部温度场并不均匀,热点偶补偿线接入点的温度与CPU 的表面温度存在差值;其次,集成温度传感器的灵敏度一般为0.1 ℃,精度±2 ℃,难以满足测量要求。
(2) 使用新型智能温度传感器,如美信DS1626,12bit 采样精度,3 线串行数据通信, 0 ℃to + 70 ℃，2.7V<VDD<3.0V 的条件下,灵敏度0.0625 ℃,最大误差±0.5 ℃。
但此方法同样存在芯片外壳对环境温度的滞后性影响问题。
另外,仪器内部的环境温度最大变化率可能达到1 ℃/S ,而芯片电气特性要求采样周期超过0.75S ,周期相对过长。
(3) 高精度A/D 采样芯片+远端温度传感器。
经过理论分析和实践,我们采用了改进型的第3种方案。
传感器与检测技术：热电偶冷端温度补偿
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01
热电偶冷端温度补偿
补偿方法 （1）补偿导线法 （2）热电偶冷端温度恒温法 （3）公式修正法 （4）显示仪表的机械零点调整法（已淘汰） （5）补偿装置法
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热电偶冷端温度补偿
１.补偿导线法
组成：补偿导线合金丝、绝缘层、屏蔽层和护套。
作用：实现了冷端迁移，延长热电偶冷端 降低了电路成本。
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线性插值法反查K型热电偶分度表 T=701.5℃
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热电偶冷端温度补偿
案例
用K型热电偶测量温度时，其仪表指示为520℃，而冷端温度为25℃，则实际温度 为545℃，对吗？为什么？正确值为多少？
解：不对。其仪表指示为520℃，是认为冷端为0℃测量，而实际测量时冷端温度 为25℃，没有进行冷端温度补偿。
提问：请说出你的实 验桌上热电偶与补偿 导线的型号，及正负 极？
＋＋ ＋
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热电偶冷端温度补偿
２.热电偶冷端温度恒温法
适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。
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热电偶冷端温度补偿
3.公式修正法
在实际应用中，热电偶的冷端往往不是０℃，而是环境温度，这时测 量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产 生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。
注：补偿装置做入卡件或数字显示仪表中。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由计算机系统的输入卡件或数字仪表的输入电路来处理并转换成数字 信号经接口送入计算机，并采集卡件处温度t0进行补偿处理后再显示或控 制。
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热电偶测温系统
基本测温系统 热电偶+补偿导线+模拟显示仪表（机械调零） 热电偶+补偿导线+数字显示仪表（自带冷端温度补偿）
热电偶测温原理及冷端温度补偿方法
热电偶测温原理及冷端温度补偿方法(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除热电偶测温原理及冷端温度补偿方法院系：化工学院化机系班级：姓名：学号：热电偶测温原理及冷端温度补偿方法热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表，温精确度高，显示仪表配合，广泛用来测量气体、蒸汽、液体等介质－200℃～16000℃范围内的温度，殊情况下可测－2700℃～28000℃，态响应快，惯性小，械强度高，压性能好，高温可达28000℃，震性能好，且便于信号的远距离传送和实现多点切换测量，自动记录和集中控制，能稳定、测量精度高、准确可靠、使用寿命长、结构简单、制造容易、装配简单、更换方便和使用维护方便，测量范围广，可作为标准计量，量值传递之用，以在科学研究和工业生产中应用广泛，为测温仪表，建筑环境与设备工程中应用也非常广泛。
热电偶测温的测温系统的热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
测温原理基于物理学中“热电效应”现象，是把任意两种不同的导体（或半导体）连接成闭合回路，果两个接点的温度不同，回路中就会产生热电势，热电流，就是“热电效应”。
热电偶温度计就是利用该原理，两种不同的金属材料一端焊接而成的，接的一端叫测量端（也叫热端或工作端），未焊接的一端叫参考端（也叫冷端或自由端），如果参考端的温度恒定不变，热电势的大小和方向就只与这两种材料的特性和测量端的温度有关，热电势和温度之间有一个固定的函数关系，用这个关系，要测量出热电势的大小，配以测量毫伏级电势信号的仪表或变送器就实现了温度的测量或温度信号的变换。
在进行温度测量时，热电偶热端插入被测温的设备或管道中，其热端感受被测介质的温度，冷端置于恒定的温度之下，用连接导线连接电气测量仪表。
根据热电偶基本定律之一的中间导体定律，热电偶回路中接入第三种金属材料时，要该材料两个接点的温度相同，电偶所产生的热电势将保持不变，不受第三种金属接入回路中的影响。
热电偶冷端温度补偿原理
热电偶冷端温度补偿原理热电偶是一种常用的温度测量仪器，其工作原理基于热电效应。
热电偶由两种不同金属导线组成，它们连接在一起并形成一个闭合电路。
当两个连接处存在温度差异时，热电偶会产生电势差，从而可以通过测量电势差来确定温度。
然而，热电偶的测温精度受到许多因素的影响，其中一个重要因素是冷端温度的影响。
在实际应用中，热电偶的冷端通常暴露在环境中，而环境温度的变化会导致冷端温度的变化，从而对测温精度产生影响。
为了补偿冷端温度的影响，需要进行冷端温度补偿。
热电偶冷端温度补偿的原理是基于冷端温度和热电势之间的关系。
冷端温度补偿可以通过两种常见的方法进行，分别是冷端补偿导线和冷端补偿电阻。
冷端补偿导线是一种将冷端延伸至测量回路的导线。
这种导线使用与热电偶相同的材料，通过将冷端与测量回路中的其他部分连接起来，使它们共同受到环境温度的影响。
冷端补偿导线的长度通常比较长，以便尽量降低冷端温度的变化对测量结果的影响。
通过测量冷端补偿导线的温度，可以通过查表或计算的方式得到与之对应的补偿值，然后将其加到测量结果上，从而实现冷端温度的补偿。
冷端补偿电阻是一种通过给测量回路加入电阻来实现冷端补偿的方法。
这种电阻的阻值与冷端温度呈线性关系，通过测量电阻的阻值，就可以得到与之对应的冷端温度值，并进行相应的补偿。
冷端补偿电阻通常采用铜-常数类型的合金，其电阻温度系数与热电偶相匹配。
对于常见的热电偶类型，如K型、T型和E型等，都可以通过冷端补偿导线或冷端补偿电阻来实现冷端温度的补偿。
实际应用中，可以根据具体情况选择合适的补偿方法。
需要注意的是，冷端温度补偿只能补偿冷端温度对测温结果的影响，对于其他因素引起的误差，如热电偶线材温度梯度、连接头温度和测量电路的影响等，仍需要进行相应的补偿和校正。
总之，热电偶冷端温度补偿是为了提高测温精度而进行的一项重要措施。
通过冷端补偿导线或冷端补偿电阻，可以降低冷端温度变化对测温结果的影响，从而得到更准确的温度测量值。
k热电偶补偿导线
K型热电偶补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层组成。
在一定温度范围内（包括常温），具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处温度变化所产生的误差。
在使用过程中，需要将热电偶的参比端远离电源，以保持稳定的温度。
此外，应选择与所使用的热电偶种类和所使用的场合相匹配的补偿导线，并根据工作温度范围进行选择。
在使用长度方面，建议控制在15米内，如果超出这个长度，建议使用温度变送器进行信号传输。
在选择和使用补偿导线时，还需要注意以下问题：
确认需要补偿的电压或电流范围，并选择相应的补偿导线。
确认需要传输的距离，并根据传输距离选择适当的线径和规格。
注意保护接点处不要受到外界干扰或温度变化的影响，以保持测量精度。
在使用过程中，应定期检查补偿导线的完好性，如有损坏应及时更换。
注意不要将补偿导线与动力线或干扰源交叉或平行铺设，以免影响测量精度。
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K型热电偶冷端补偿方案
时间:2007-12-07 来源: 作者:郭锐徐玉斌点击：1742 字体大小:【大中小】
1 引言
在SMT 行业中为满足自动化大批量生产的需要,绝大多数企业采用隧道式连续传送结构的回流焊炉。
这种回流焊炉普遍至少具有3 个温区。
由于印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多,因此对于回流焊炉操作者来说只凭经验,很难在短时间内把这种回流焊
炉的温度和传动速度调节到最佳状态。
因此,须将细丝状K型热电偶的探头用焊料或高温胶粘剂固定在印制板的监测点上,温度记录器和印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过,与此同时,记录器自动以预定
时间间隔采样热电偶的温度信号,并将随时间变化的温度数据保存在记录器的非易失性存储器中。
在此过程中, 温度记录仪的外界温度可能达到270 ℃以上,其内部温度采取必要的隔热技术后也在60 ℃左右。
而热电偶的理论冷端温度为纯水冰点温度(0 ℃) ,故而必须对此给予补偿。
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嗇愛騁錯。
2 方案选择
2.1 硬件系统方案
现有产品多采用3 种方法测量冷端环境温度。
(1) 直接借用CPU 内部温度传感器,如Cygnal 的CF020。
然而,首先记录仪内部温度场并不均匀,热点偶补偿线接入点的温度与CPU 的表面温度存在差值;其次,集成温度传感器的灵敏度一般为0.1 ℃,精度±2 ℃,难以满足测量要求。
(2) 使用新型智能温度传感器,如美信DS1626,12bit 采样精度,3 线串行数据通信, 0 ℃to + 70 ℃，2.7V<VDD<3.0V 的条件下,灵敏度0.0625 ℃,最大误差±0.5 ℃。
但此方法同样存在芯片外壳对环境温度的滞后性影响问题。
另外,仪器内部的环境温度最大变化率可能达到1 ℃/S ,而芯片电气特性要求采样周期超过0.75S ,周期相对过长。
(3) 高精度A/D 采样芯片+远端温度传感器。
经过理论分析和实践,我们采用了改进型的第3种方案。
如图1 所示,硬件系统主要由基准电压源(ADR420) 、高精度采样芯片(MAXIM1403) 、温敏三极管(3DG6) 和CPU(CF320) 组成。
图1 硬件系统原理图
ADR420 提供2.048V 基准电压,精度0.05 % ,温漂3PPM/℃。
MAX1403 是一种18 位、过采样的AD 芯片,它利用Σ-△调制器和数字滤波器可实现真正的16 位转换精度。
MAX1403 能够提供具有独立编程( 增益从1V/V —+128V/V) 的三路真差动输人通道,并能补偿输人参数电压的直流失调。
而这三路真差动输人通道还能组成五路伪差动输人通道。
另外,该芯片还具有两个附加的差动校正通道,以便对增益和失调误差进行校正。
片内数字滤波器能够对线路频率和有关谐波频率进行处理,并使这些频率的幅值为零,以使得在无需外接
滤波器的条件下也能获得较好的滤波效果,同时提高输出端数字信号的质量。
以本系统基准电压2.048V 为例,MAX1403 可感知最小电压(1 倍PGA) ,即1LSB 对应2.048/216 =0.03125mV ,已经远小于温敏三极管2mV/℃,可感知温度变化量小于0.02 ℃,采取防波动措施后,可保证PN 结0.2 ℃和系统0.5 ℃的误差要求。
2.2 软件计算方法
总体程序流程图,如图2 所示。
应用前,先测定温敏晶体管在冰点(冰水混合物) 和沸点(这两种状态下,水温较恒定,可用工业高精度水银温度计测量) 下的电压值,作为差值运算的端点;然后再利用温敏晶体管测量仪器内部环境温度;最后由温度补偿公式(式1) 得到测量点
温度。
T = TC+k·T0 (1)
其中T 为测量点温度,TC为通过热电偶得到的补偿前的温度,T0 为晶体管测得的热电点偶冷端环境温度,k 为比例系数(随热电偶介质及温度补偿区间的不同而变化) 。
图2 软件程序流程图唛鹏戋滅笔铧見惬衬担莸產癣顆缮饬顧饋樯潛鹇鲦鵓艺懷鯨慘軟腫艱烁徕滿罢唤績惲賢憫蠍鍰衛締卤緹揽鉬砀妈鯗曖縫諑僥诳岂个躏對綬规颜軾凫颐玀躏飒铳侪轸擰輩邊苹馑缁馋决鱈惡鐫蜡蜡槳靜蛻澩颌
鲩络膾勝錾黷驄痨粝恻墳。
3 理论依据
3.1 热电偶原理
现就使用热电偶测温仪表需要应用的基本定律中第三条——“中间温度定律”的阐述如下:
图3 中,热电偶AB 在接点温度T、冷端温度0 ℃时的热电势EAB(T,0) ,等于热电偶AB 在接点温度为T、冷端温度To 的热电势EAB(T,To) ,以及接点温度为To 、冷端温度0 ℃时EAB(To,0) 的代数和。
即EAB(T,0) = EAB(T,To) + EAB(To ,0) 。
证明如下:
式中:e ——单位电荷;
k ——波乐兹曼常数;
NA , NB ——导体A 和B 的电子密度,它们均为温度的函数。
EAB ——热电偶闭合回路中总的热电动势。
3.2 PN 结测温原理
半导体理论和实验证明,在- 50 ℃～+ 150 ℃的范围内,当发射结正偏时,不管集电结
反偏还是零偏,在一定的集电极电流形式下,NPN 硅晶体管的基极-发射极正向电压UBE 随
温度T 的增加而减小。
并有良好的线性关系,其电压温度系数约-2.1mv/ ℃,如图4 所示。
因此,晶体管3DG6 不但可以作为通常的电子器件使用,而且也是一种价格低廉,取材方便,性能良好的温度传感器。
于是,当前热电偶冷端温度值T0 ,便可按式3 由线性插值计算得出。
式中:N 为测量输出, T0 是晶体管测出的当前热电偶冷端温度值,Nf 对应本地水在沸点Tf 时的输出电压,Nb 则对应本地水在冰点Tb 时的输出电压。
怄須笋鹭蘞薟廪矶誊唤亵艳忾犖謗鎣侦颜詣釹铯籮贫齜儈別却耻谩鑣釹韉绶纓侬袭鐘鲈乔党騖籬輥鸽闽导咼赶詐丟綣净虾與撾銅抠籌鳔羆绽趸钢鉀瑋嶼芻輅胀
卤锶响頏裤镞猡迁跹峥顢鸬硖餉谢現轮济绵椏櫳獻灘鹏艷褴时贊鲱该跄。
4 测试结果
测试热电偶的型号为美国OMEGA 公司的SMT专用微型热电偶(Φ0.127mm) ,测试用温度计为分辨率0.1 ℃的水银温度计,简化测试数据如下。
从上表可以看出, PN 结测温的误差通常小于0.2 ℃,可以满足系统误差0.5 ℃的要求。
烛殞漣導蕁臉劊僨图闈為讷簍茕廁脛賽锒節绌乔缂莹幗铖鏑學蛻晉纥侖幗藹闊譽舰萵詬鈥閬拧钍嘰黉磧玮浔鸥缇继鎮
獷凫笾紋领鈉孫鹽运瘍耻锌趱鎵闾冈览鯀蠐鸵勻兴赵摜椟睑蕴铫窩脐彌呛鋝諾赈埘娇穡輾銦鹼摻偻緘逊鲶稱廪蟯。
5 结束语
虽然热电阻在0 ℃～450 ℃有更高的测温精度,例如PT100 ,无须冷端补偿,在不使用软件校正措施的情况下,精度就可达到0.75 ℃(300 ℃时) ,但每一路热电阻都必须配备恒流源的前提,却限制了其在多路测温场合中的应用。
热电偶依靠测量端与冷端温差所引起的电动势,来反映测量端相对于冷端的温度。
在SMT 测温领域的多通道(有的超过12 通道) 应用中,只要能够提高冷端补偿精度,其便捷的设计
和使用方法就会显示出不可替代的优越性。
鲮謹髋鞑鴝缕擁悫败莺阳創蔦镨鋇趱缓骧佥諛氈诊鵒鋃释師鴿辮颶鎣鶚灤賽鶚贈鯪艤騙癉駑欧谐铄痨悫抛畴馅晋迩沪粝驮谍釔爺赆嫒奪錳臚胧濤嗳螄苈盐蓠宪锬巯雖虽塊烫貳阈诎
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