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分析如何将热电偶产生的电压转换为精确的温度读数

来源:作者:澳门银河注册发表时间:2018-11-07

    由于多种原因,将热电偶产生的电压转换为精确的温度读数并不容易:电压信号很小,温度 - 电压关系是非线性的,需要参考结补偿,热电偶可能会引起接地问题。让我们逐一考虑这些问题。


    电压信号很小:最常见的澳门银河注册热电偶类型是J,K和T.在室温下,它们的电压分别在52μV/°C,41μV/°C和41μV/°C时变化。其他不太常见的类型随温度变化甚至更小。这种小信号在模数转换之前需要高增益级。表1比较了各种热电偶类型的灵敏度。


    各种热电偶类型在25°C时的电压变化与温升(塞贝克系数)的关系。



    由于电压信号很小,信号调理电路通常需要大约100左右的增益 - 相当简单的信号调节。更难的是将实际信号与热电偶引线上拾取的噪声区分开来。热电偶引线很长并且经常在电噪声环境中运行。引线上拾取的噪声很容易超过微小的热电偶信号。


    通常组合两种方法来从噪声中提取信号。第一种是使用差分输入放大器,例如仪表放大器,来放大信号。由于大部分噪声都出现在两根导线上(共模),因此差分测量会消除噪声。第二种是低通滤波,它可以消除带外噪声。低通滤波器应消除可能导致放大器整流和50 Hz / 60 Hz(电源)嗡嗡声的射频干扰(1 MHz以上)。在放大器之前放置射频干扰滤波器(或使用带滤波输入的放大器)非常重要。50 Hz / 60 Hz滤波器的位置通常并不重要 - 它可以与RFI滤波器组合,放置在放大器和ADC之间,作为sigma-delta ADC的一部分,或者可以用软件编程作为平均滤波器。


    参考结补偿:必须知道澳门银河注册热电偶参考结的温度才能获得准确的绝对温度读数。当首次使用热电偶时,这是通过将参比接头保持在冰浴中来完成的。图2描绘了一个热电偶电路,其一端处于未知温度,另一端处于冰浴(0°C)。该方法用于详尽地表征各种热电偶类型,因此几乎所有热电偶表都使用0°C作为参考温度。


图:基本的铁 - 康铜热电偶电路。


    但是,对于大多数测量系统而言,将澳门银河注册热电偶的参考接点保持在冰浴中是不实际的。相反,大多数系统使用称为参考结补偿的技术(也称为冷端补偿)。参考结温度使用另一个温度敏感器件测量 - 通常是IC,热敏电阻,二极管或RTD(电阻温度检测器)。然后补偿热电偶电压读数以反映参考结温度。重要的是尽可能准确地读取参考接头 - 精确的温度传感器保持与参考接点相同的温度。读取参考结温度时的任何错误都将直接显示在最终的热电偶读数中。