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热电偶数字化时代的到来

2019-06-24      24
   热电偶数字化时代的到来
 
  热电偶必须知道冷端的温度才能获得热端温度。由于有两个系统具有相互影响的单独容差和能力,这里的精度将受到限制。上图显示了一个典型的CJC实现方案,其中采用热电偶和外部传感器来测定热端温度。热电偶不需要外部激励,因此不会受到自发热问题的影响。它们还支持极端温度(>2,000°C)。虽然热电偶坚固耐用且价格低廉,但它们却需要额外的温度传感器来支持CJC。热电偶往往具有非线性特征,并且对于热电偶与电路板连接处的寄生结非常敏感。对热电偶进行数字化容易受到先前讨论的ADC误差的影响。
 
  一个采用模拟传感器的实现方案中包括复杂的电路和设计挑战。最终,为了实现精确的系统,需要进行复杂的误差分析,这是因为产生影响的组件数量较多,而这也会影响系统的整体尺寸。RTD还需要在制造期间进行校准,而后每年进行现场校准。RTD系统误差的影响因素包括RTD容差、自发热、ADC量化误差和基准电压。热电偶由两个不同的电导体组成,这两个电导体在不同的温度下形成电结。由于热电塞贝克效应,热电偶产生与温度相关的电压。该电压转换为热端和冷端之间的温差。
 
  热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。
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