熱電偶電路的應(yīng)用

圖4：集成了冷結(jié)點(diǎn)補(bǔ)償?shù)腁DC，將熱電偶電壓轉(zhuǎn)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(cè)量值取自不同烤箱內(nèi)的冷結(jié)點(diǎn)和熱結(jié)點(diǎn)溫度。冷結(jié)點(diǎn)溫度范圍：-40℃至+85℃，熱結(jié)點(diǎn)溫度保持在+100℃。

表3：測(cè)量值取自不同烤箱內(nèi)的冷結(jié)點(diǎn)和熱結(jié)點(diǎn)溫度。冷結(jié)點(diǎn)溫度范圍：-40℃至+85℃，熱結(jié)點(diǎn)溫度保持在+100℃。表中的熱結(jié)點(diǎn)測(cè)量值經(jīng)過(guò)補(bǔ)償。

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

選擇冷結(jié)點(diǎn)結(jié)溫測(cè)量器件

為了實(shí)現(xiàn)冷結(jié)點(diǎn)補(bǔ)償，必須確定冷結(jié)點(diǎn)溫度，這可以通過(guò)任何類(lèi)型的溫度檢測(cè)器件實(shí)現(xiàn)。在通用的溫度傳感器IC、熱電調(diào)節(jié)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(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。對(duì)于精度要求非常高的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的鉑RTD能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)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(cè)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(biāo)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(yīng)IC具有出色的線(xiàn)性度，但測(cè)溫范圍很窄。

因此，必須根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求選擇冷結(jié)點(diǎn)溫度測(cè)量器件，需要仔細(xì)考慮精度、溫度范圍、成本和線(xiàn)性指標(biāo)，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(jié)點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆椒?，補(bǔ)償輸出電壓必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(xiàn)查找表需要存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)，但是在需要連續(xù)不斷地進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這些表提供了一種快速和準(zhǔn)確的解決方案。兩種用于將熱偶電壓轉(zhuǎn)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(xiàng)式系數(shù)的線(xiàn)性近似值和熱電偶輸出信號(hào)的模擬線(xiàn)性化。

軟件線(xiàn)性值很流行，這是因?yàn)槌祟A(yù)先定義了的多項(xiàng)式系數(shù)以外，不需要存儲(chǔ)。這種方法的缺點(diǎn)是與多階多項(xiàng)式(multiple-order polynomial)相關(guān)的處理時(shí)間問(wèn)題。對(duì)于更多階的多項(xiàng)式，處理時(shí)間進(jìn)一步增加。對(duì)于需要多次多項(xiàng)式的溫度測(cè)量應(yīng)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(zhǔn)確。

在軟件用來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量電壓到溫度(除了手動(dòng)搜索查找表以外)的轉(zhuǎn)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(yīng)的非線(xiàn)性。其準(zhǔn)確性決定于采用近似修正的階數(shù)。這種方法依然廣泛應(yīng)用在那些接收熱偶信號(hào)的萬(wàn)用表中。