為熱電偶應用選擇合適的儀表放大器

熱電偶的多功能性、寬泛的工作溫度范圍和低成本使其成為富有吸引力的溫度測量解決方案，但是它們的低輸出電壓和遠端使用方式常常使溫度測量復雜化。通過了解典型的測量缺陷，工程師們在為熱電偶設計挑選儀表放大器時可以做出更好的選擇。 

    熱電偶的溫度是通過測量兩種異金屬接合點所產生的電壓來得出的。這個電壓被稱為Seebeck電壓，對于K型熱電偶來說，溫度每變化1℃，該電壓就改變40微伏。這個小輸入信號如果與儀表放大器的偏移及增益誤差處于同一個數量級，那么就可能丟失。在整個溫度范圍內對偏移及增益進行校準是困難的，所以儀表放大器必須具有低偏移漂移和低增益漂移。 

    為了說明低偏移漂移的重要性，我們來看看用K型熱電偶測量一個油庫溫度梯度的情況。對于一個具有8微伏/℃的偏移漂移特性的放大器來說，周圍環境溫度改變20℃就可能引起一個4℃的測量誤差。不幸的是，該偏移漂移無法與正常的測量信號分開。 

   “零漂移”儀表放大器采用自動歸零或斬波技術以使偏移漂移zui小化，因而很適合用于熱電偶測量。的器件目前提供10微伏的超低偏移和50納伏/℃的偏移漂移特性。這個漂移比J型熱電偶產生的51微伏/℃的Seebeck電壓低三個數量級。 

    不幸的是，增益漂移無法與測量信號區分開來。它很隱蔽，因為200或200以上的增益常常用于熱電偶測量。增益設定方法決定了增益漂移受控的嚴格程度。 

    放大器增益一般由以下三種方式之一來設定：采用匹配的內部電阻；匹配的外部電阻；一個外部電阻與一個或多個內部電阻共同設定一個比率。zui后一種方法的增益漂移將是zui高的，因為外部電阻的溫度系數無法和內部電阻的相匹配。 

    靠選擇內部電阻來改變增益的放大器或是那些允許用戶提供外部匹配電阻的放大器具有低得多的增益漂移。因而，可以通過選擇由匹配電阻設定增益的儀表放大器來使增益漂移zui小化。 

    共模電壓是一個經常被忽略的因素。被測對象可能被放置在與儀器相隔幾米的地方。不幸的是，長長的熱電偶導線拾取了不需要的信號。例如，來自電機線圈的互感可能在一個熱電偶上產生高達5V的共模電壓。儀表放大器必須能夠適應這種大的共模輸入電壓擺幅。 

    盡管在某一個溫度下校準系統誤差是簡單的，但在產品的整個溫度范圍內校準很困難的。偏移漂移和增益漂移尤其麻煩，而且共模電壓不應被忽略。因此在為熱電偶應用選擇儀表放大器時，要選擇能夠克服這些典型缺陷的放大器。