用傳感器AFE設計熱電偶應用

　　1821年，托馬斯•塞貝克(Thomas Seebeck)發現了一個物理現象，當把兩種不同金屬的兩端連接起來并加熱其中一端時，熱電電路上會出現連續的電流。如果另一端也被斷開，就可以測量到與被加熱結點(測量點或“熱”結點)和斷開端(參考點或“冷”結點)之間溫差成正比的電壓。這一物理特性稱為塞貝克效應，它是熱電偶傳感器的基礎。

　　熱電偶有幾個優勢，使其可以廣泛使用在許多應用中，例如工業、醫療和家電等行業。與其他流行的溫度傳感器相比，例如遠程溫度二極管器(RTD)、熱敏電阻、IC傳感器等，熱電偶zui為堅固，也*，而且可以在zui大溫度范圍內工作。此外，由于熱電偶是無源傳感器，不需要通過電刺激來進行操作，從而可zui大限度地降低系統的復雜性。在其許多優勢當中，重要的是用戶在通過熱電偶進行設計時，要充分認識其電氣特性。

　　根據用來形成熱電偶結的金屬類型不同，熱電偶傳感器可分為不同校準類型(即K型、J型等)。根據校準類型，熱電偶具有某一溫度范圍的靈敏度(mV/℃)，以及在該溫度范圍內的非線性電壓曲線。例如，K型熱電偶的平均靈敏度約為41 mV/℃，工作溫度范圍為200℃至1250℃。在其工作溫度范圍內熱電偶的電壓曲線是非線性的，這在圖1中可以看到。

　　在用熱電偶進行設計時，重要的是用戶要明白熱電偶是雙極性的，因為這意味著它可以產生一個正電壓或負電壓，而這取決于所測得的溫度是否分別高于或低于系統溫度。

　　如前所述，熱電偶產生的電壓數值與測量的結點之間的溫差有關，該結點位于被測環境中，而參考結點通常是在測量系統環境中。這意味著，熱電偶只能發現兩點之間的溫差，而不能測量溫度。如果要確定被測環境的溫度，則需要確定參考結點的溫度和溫度計算因數。這種技術被稱為“冷結補償”，它可以通過使用一個溫度傳感器(如德州儀器的LM94022)來進行處理，溫度傳感器靠近測量系統中的參考結點。該溫度傳感器應該與電路板等溫連接，以盡量減少任何潛在的溫度梯度。