介紹

          熱電偶是用于測量溫度的簡單，廣泛使用的元件。本文提供了熱電偶的基本概況，介紹了遇到當發(fā)言權(quán)設計共同的挑戰(zhàn)，并提出兩種信號調(diào)理解決方案。第一個解決方案結(jié)合在一個單一的模擬IC為了方便和易于使用的兩個參考接合點補償和信號調(diào)理;第二溶液分離信號調(diào)節(jié)所述參考接合點補償，以提供數(shù)字輸出溫度感測與更大的靈活性和準確性。

熱電偶理論

          熱電偶，如圖1所示，由不同的金屬的兩根導線的一端連接在一起，稱為測量（“熱”）交界處。在另一端，如電線不接合，被連接到信號調(diào)節(jié)電路跡線，典型地由銅制成。熱電偶和銅走線之間的金屬結(jié)被稱為參考（“冷”）接合點。*

圖1
圖1.熱電偶。
          *我們使用術語“測量結(jié)”和“參比端”，而不是傳統(tǒng)的“熱結(jié)”和“冷端”。傳統(tǒng)的命名系統(tǒng)可能會造成混淆，因為在許多應用中測量結(jié)可以比基準結(jié)冷。

          在基準結(jié)產(chǎn)生的電壓在這兩種測量結(jié)和基準結(jié)取決于溫度。由于熱電偶是一種差分器件而不是絕對溫度測量裝置，參比端溫度必須宣誓已知絕對要獲得精確的溫度讀數(shù)。這個過程被稱為補償參比端（冷端補償）。

          熱電偶已成為一個廣泛的溫度范圍內(nèi)合理準確的成本效益的測量的行業(yè)標準方法。它們在各種應用到鍋爐，熱水器，微波爐，和飛機大約+ 2500℃引擎-僅舉幾個使用。的最流行的熱電偶是K型，由Chromel®和Alumel®的（商標含鎳鉻合金，和鋁，錳和硅，分別），具有-200℃至+ 1250℃。測量范圍

為什么使用熱電偶？

優(yōu)點
溫度范圍：最實用的溫度范圍，從低溫到噴氣發(fā)動機排氣，可以使用熱電偶服務。根據(jù)所使用的金屬線，熱電偶能夠在范圍-200℃的測量溫度到+ 2500℃。
樂百氏：那熱電偶堅固的設備是免疫的沖擊和振動，并適合是對在危險環(huán)境中使用。
快速反應：因為它們體積小，具有熱容量低，熱電偶迅速響應溫度變化，尤其是F中的傳感結(jié)暴露。他們可以響應快速變化的溫度在幾百毫秒。
無自發(fā)熱：由于熱電偶requir無勵磁電源，他們不是財產(chǎn)自發(fā)熱和有本質(zhì)安全。
 

缺點
復雜的信號調(diào)理：大量的信號調(diào)理是必要的熱電偶電壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換成可使用的溫度。傳統(tǒng)上，信號調(diào)理也需要大量投資在我的設計，Degrad準確性引入誤差避免。
精度：除了熱電偶，由于開發(fā)商的冶金性能所固有的不準確性，熱電偶測量只測量可以是參考接合點溫度準確，傳統(tǒng)上在1℃至2℃。
敏感性腐蝕：因為熱電偶兩種不同金屬的consis，在某些環(huán)境中的腐蝕隨著時間的推移可能惡化的結(jié)果精確度。 HENC，它們可能需要保護;和護理和保養(yǎng)是必不可少的。
對噪聲敏感：從電場和磁場測量毫伏級信號變化，雜散噪聲可能是一個問題。大大扭轉(zhuǎn)熱電偶導線可減少對磁場皮卡。使用屏蔽電纜或在金屬導管運行線和防護可降低皮卡電場。在測量裝置提供不應該信號濾波，無論是在硬件或軟件，具有很強的排斥線頻率（50赫茲/ 60赫茲）和它的諧波。
 

        因為電壓信號很小，信號調(diào)理電路一般需要大約100個左右，相當簡單的信號調(diào)節(jié)的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。有什么可以更困難的是區(qū)分噪聲拿起熱電偶導線的實際信號。熱電偶引線較長，并通過電噪聲通常環(huán)境中運行。上引線拿起噪聲容易壓垮微小的熱電偶信號。

        常用的兩種方法被組合以提取噪聲信號。第一種方法是使用一個差動輸入放大器，如儀表放大器，放大信號。由于大部分的噪音出現(xiàn)在兩個導線（普通模式），測量差分消除它。第二個是低通濾波，這消除了帶外噪聲。低通濾波器不應該刪除這兩個射頻干擾（1 MHz以上），這可能在放大器和50赫茲/ 60赫茲（電源）哼原因整改。重要的是要放置提前放大器的射頻干擾濾波器（或使用經(jīng)過濾的輸入的放大器）。 50赫茲/ 60-Hz濾波器的位置往往不是關鍵，它可以與RFI濾波器組合，放置在放大器和ADC之間，合并為一個Σ-ΔADC的一部分，也可以在軟件編程或平均濾波器。

        冷端補償：熱電偶的參比端的溫度必須發(fā)誓知要獲得精確的絕對溫度讀數(shù)。是熱電偶當?shù)谝淮问褂脮r，是這樣的通過保持基準結(jié)在冰浴中進行。圖2描述了與在一個未知的溫度一端，并在冰浴中的另一端（0℃）的熱電偶電路。這種方法用來詳盡表征各種熱電偶類型，從而將幾乎所有的熱電偶表都使用0°C作為參考溫度。