如何測量熱電偶

圖3中，J2和J4接點(diǎn)屬于同一類(lèi)型（銅鎳合金）；因為兩者處于等溫環(huán)境，J2和J4也是同樣的溫度。因為電路中電流方向緣故，J4端產(chǎn)生一個(gè)Seebeck正電壓，J2端產(chǎn)生一個(gè)Seebeck負電壓。因此，接點(diǎn)抵消了相互之間的影響，測量電壓的總量就為零。J1和J3接點(diǎn)都是鐵—銅鎳合金接點(diǎn)。但是他們的溫度可能不同，因為他們可能不是在等溫環(huán)境中。因為他們處于不同溫度環(huán)境下，J1和J3接點(diǎn)都可以產(chǎn)生Seebeck電壓，但是大小不同。為了補償冷端J3，測量其溫度并將其作用電壓從熱電偶測量中減去。

使用V_Jx(T_y)符號表示Jx接點(diǎn)在Ty溫度時(shí)所產(chǎn)生的電壓，一般熱電偶問(wèn)題簡(jiǎn)化成下式：

V_MEAS = V_J1(T_TC ) + V_J3(T_ref ) (2)

式中，V_MEAS表示數據采集系統測量得到的電壓值，T_TC表示J1接點(diǎn)熱電偶的溫度，T_ref表示基準端的溫度。

注意到在（2）式中，V_Jx(T_y)表示的是就某個(gè)基準溫度而言在Ty溫度環(huán)境下所產(chǎn)生的電壓。只要V_J1和V_J3是與同一個(gè)基準溫度相關(guān)的溫度函數，2式就成立。例如，如前文所述的NIST熱電偶參照表就是將基準端保持在0攝氏度情況下生成的。

因為J3和J1是同類(lèi)型的，但是產(chǎn)生相對電壓，所以V_J3(T_ref ) = -V_J1(T_ref )。又因為V_J1是熱電偶類(lèi)型測試狀態(tài)下產(chǎn)生的電壓，所以該電壓可以重命名為V_TC。因此，2式可以改寫(xiě)成下式：

V_MEAS = V_TC (T_TC ) - V_TC (T_ref ) (3)

因此，通過(guò)測量V_MEAS和T_ref知道了熱電偶電壓同溫度的關(guān)系，就能夠確定熱電偶測量端的溫度。

現有兩種實(shí)現冷端補償的技術(shù)——硬件補償和軟件補償。兩種技術(shù)都需要使用可直接讀取傳感器得到基準端溫度?？芍苯幼x取傳感器有一個(gè)只由測量點(diǎn)溫度決定的輸入端。半導體傳感器，電熱調節器和RTD都是常用的測量基準端溫度的儀器。

使用硬件補償，可以將一個(gè)可變電壓源插入到電路中，撤銷(xiāo)寄生溫差電壓?？勺冸妷涸锤鶕h(huán)境溫度產(chǎn)生一個(gè)補償電壓，這樣附加到修正電壓上用來(lái)撤銷(xiāo)不需要的溫差信號。當這些寄生信號都被去除了，數據采集系統測量的唯一信號就是從熱電偶測量端測得的電壓。使用硬件補償的情況下，數據采集系統終端的溫度是不相關(guān)的，因為其中的寄生性熱電偶電壓已經(jīng)被取消了。硬件補償的主要不足之處在于，每種熱電偶必須擁有一個(gè)分開(kāi)的能夠附加修正補償電壓的補償電路，這樣就會(huì )大大增加電路的成本。通常情況下，硬件補償在精度上也不及軟件補償。

或者您可以選擇使用軟件來(lái)進(jìn)行冷端補償。在使用可直接讀取傳感器測量得到基準端溫度后，軟件能夠在被測電壓上附加一個(gè)適合的電壓值來(lái)消除冷端電壓的影響?；貞洠?）式中指明被測電壓V_MEAS等于（熱電偶）測量端接點(diǎn)和冷端接點(diǎn)之間的電壓差值。

熱電偶輸出電壓是高度非線(xiàn)性的。Seebeck系數會(huì )因為一些熱電偶的運行溫度區域中三個(gè)或以上的因素而有所變化。因此，您必須使用多項式來(lái)模擬熱電偶中電壓VS溫度曲線(xiàn)或者使用查表法。