為什么使用熱電偶以及熱電偶的優缺點

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，介紹了遇到當發言權設計共同的挑戰，并提出兩種信號調理解決方案。第一個解決方案結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理;第二溶液分離信號調節所述參考接合點補償，以提供數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，被連接到信號調節電路跡線，典型地由銅制成。熱電偶和銅走線之間的金屬結被稱為參考（“冷”）接合點。*

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

          在基準結產生的電壓在這兩種測量結和基準結取決于溫度。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。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合理準確的成本效益的測量的行業標準方法。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？

優點
溫度范圍：最實用的溫度范圍，從低溫到噴氣發動機排氣，可以使用熱電偶服務。根據所使用的金屬線，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中的傳感結暴露。他們可以響應快速變化的溫度在幾百毫秒。
無自發熱：由于熱電偶requir無勵磁電源，他們不是財產自發熱和有本質安全。
 

缺點
復雜的信號調理：大量的信號調理是必要的熱電偶電壓讀數轉換成可使用的溫度。傳統上，信號調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，在某些環境中的腐蝕隨著時間的推移可能惡化的結果精確度。 HENC，它們可能需要保護;和護理和保養是必不可少的。
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，信號調理電路一般需要大約100個左右，相當簡單的信號調節的聯網系統。有什么可以更困難的是區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誓知要獲得精確的絕對溫度讀數。是熱電偶當第一次使用時，是這樣的通過保持基準結在冰浴中進行。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。