应用分析-实用温度测量（三） 点击：410 | 回复：6
应用分析-实用温度测量（三）
硬件补偿
与软件补偿的测量参比端温度和计算其等效电压不同 的是，我们可以插入一块电池抵消参比端偏移电压。此 硬件补偿电压和参比端电压的组合等于0˚C连接点的 电压。
补偿电压e 是温度传感电阻RT的函数。电压V现在参照 0˚C，可直接读取，并可以使用NBS表转换成温度。
此电路的另一个名称是电子冰点基准。6 这些电路可 与任何电压表以及各种热电偶配合使用。此技术的主要 缺点是每种单独的热电偶类型通常需要唯一的冰点基准 电路。
图15显示了可与舌簧继电器扫描器配合使用以补偿整 块热电偶输入的实际冰点基准电路。块中的所有热电偶 必须为相同类型，但每块的输入可适配不同的热电偶类 型，只需更改增益电阻即可。
硬件补偿电路或电子冰点基准的优点是无需计算基准温 度。这为我们节省了两个计算步骤并使硬件补偿温度测 量比软件补偿测量更快一些。
电压到温度转换
我们已使用硬件和软件补偿来合成冰点基准。现在，我们只需读取数字电压表并将电压读数转换成温度即 可。遗憾的是，热电偶的温度与电压关系不是线性的。 更常见的热电偶输出电压被绘制为图16中温度的函数。 如果绘制的曲线斜率（塞贝克系数）与温度如图17中 所示，则很明显热电偶是非线性设备。
图17中的水平线将表示常数α，换句话说，即线性设备。我们注意到，K型热电偶的斜率在从0˚C到1000˚C 的温度范围内接近常数。因此，K型可与倍增电压表和 外部冰点基准配合使用以获得适当精度的直接温度读 数。即温度显示仅涉及一个标度因子。 此过程与电压表配合使用。
通过检查塞贝克系数的变化，我们可以很容易地看 到，使用一个恒定的标度因子将限制系统的温度范围并 限制系统精度。通过读取电压表并查阅本手册第172页 上的（美国）国家标准局热电偶表4可以得到更好的转换 精度-见表3。
T = a0 +a1 x + a2x2 + a3x3 . . . +anxn
其中
T = 温度
x = 热电偶电动势（以伏特为单位）
a = 每个热电偶唯一的多项式系数
n = 多项式的最大阶数
随着n的增加，多项式的精度也会提高。代表性数字为 可实现± 1˚C精度的n = 9。可在较窄的温度范围内使用 较低阶数的多项式以获得更高的系统速度。
表4是用于将电压转换成温度的多项式示例。数据可打 包供数据采集系统利用。计算机不会直接计算指数，而 是编程为使用嵌套的多项式形式以节省执行时间。快速 拟合的多项式在表4中所示的温度范围以外会降级，因此 不应在这些限制范围之外推算。
高项式的计算对计算机来说是一项费时的任务。正 如我们之前提到的，我们可以为较小的温度范围使用低 次多项式来节省时间。在用于一个数据采集系统的软件 中，热电偶特性曲线分为八个区域，每个区域通过三次 多项式做近似处理。*
所有上述过程都假设热电偶电压可以精确轻松地进行测 量；但快速浏览表3可以看到，热电偶输出电压实际上 非常小。检查系统电压表的要求：
即使对于常见的K型热电偶，电压表也必须能够分辨 4 μV才能检测到0. 1˚C的变化。此信号的量值是噪声潜 入任何系统的开放入口。因此，仪器设计人员可利用多
项基本的噪声抑制技术，包括树形开关、常模过滤、积 分和保护。
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