熱電偶電路的應用

圖4：集成了冷結點(diǎn)補償的ADC，將熱電偶電壓轉換為溫度，無(wú)需外部元件。

表1：幾種常用的熱電偶類(lèi)型。

表2：測量值取自不同烤箱內的冷結點(diǎn)和熱結點(diǎn)溫度。冷結點(diǎn)溫度范圍：-40℃至+85℃，熱結點(diǎn)溫度保持在+100℃。

表3：測量值取自不同烤箱內的冷結點(diǎn)和熱結點(diǎn)溫度。冷結點(diǎn)溫度范圍：-40℃至+85℃，熱結點(diǎn)溫度保持在+100℃。表中的熱結點(diǎn)測量值經(jīng)過(guò)補償。

表4：測量值取自不同烤箱內的冷結點(diǎn)和熱結點(diǎn)溫度。冷結點(diǎn)溫度范圍：0℃至+70℃，熱結點(diǎn)溫度保持在+100℃。表中的熱結點(diǎn)測量值是電路提供的十進(jìn)制數字。

選擇冷結點(diǎn)結溫測量器件

為了實(shí)現冷結點(diǎn)補償，必須確定冷結點(diǎn)溫度，這可以通過(guò)任何類(lèi)型的溫度檢測器件實(shí)現。在通用的溫度傳感器IC、熱電調節器和RTD中，不同類(lèi)型的器件具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據具體應用進(jìn)行選擇。對于精度要求非常高的應用，經(jīng)過(guò)校準的鉑RTD能夠在很寬的溫度范圍內保持較高精度，但其成本很高。精度要求不是很高時(shí)，采用熱敏電阻和硅溫度傳感器IC能夠提供較高的性?xún)r(jià)比，熱敏電阻比硅IC具有更寬的測溫范圍，而溫度傳感器IC具有更高的線(xiàn)性度，因而性能指標更好一些。修正熱敏電阻的非線(xiàn)性會(huì )占用較多的微控制器資源。溫度感應IC具有出色的線(xiàn)性度，但測溫范圍很窄。

因此，必須根據系統的實(shí)際需求選擇冷結點(diǎn)溫度測量器件，需要仔細考慮精度、溫度范圍、成本和線(xiàn)性指標，以便得到最佳的性?xún)r(jià)比。

查找表方法

一旦你建立了一種冷結點(diǎn)補償的方法，補償輸出電壓必須轉換成相應的溫度，一種簡(jiǎn)單的方法是采用來(lái)自NBS的查找表。用軟件實(shí)現查找表需要存儲器來(lái)存儲，但是在需要連續不斷地進(jìn)行測試時(shí)，這些表提供了一種快速和準確的解決方案。兩種用于將熱偶電壓轉換成溫度的其他方法需要不僅僅是查找表，這兩種方法是：使用多項式系數的線(xiàn)性近似值和熱電偶輸出信號的模擬線(xiàn)性化。

軟件線(xiàn)性值很流行，這是因為除了預先定義了的多項式系數以外，不需要存儲。這種方法的缺點(diǎn)是與多階多項式(multiple-order polynomial)相關(guān)的處理時(shí)間問(wèn)題。對于更多階的多項式，處理時(shí)間進(jìn)一步增加。對于需要多次多項式的溫度測量應用來(lái)說(shuō)，查找表可能比線(xiàn)性近似值方法更有效且更準確。

在軟件用來(lái)實(shí)現測量電壓到溫度(除了手動(dòng)搜索查找表以外)的轉換之前，人們通常采用模擬線(xiàn)性化方法。這種基于硬件的方法使用模擬電路來(lái)修正熱偶響應的非線(xiàn)性。其準確性決定于采用近似修正的階數。這種方法依然廣泛應用在那些接收熱偶信號的萬(wàn)用表中。