热电偶的冷端补偿.doc
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电偶冷端补偿 2008-06-3011:28 温度测量应用中有多种类型的变送器，热电偶是最常用的一种，可广泛用于汽车、家庭等领域。
与RTD、电热调节器、温度检测集成电路(IC)相比，热电偶能够检测更宽的温度范围，具有较高的性价比。
另外，热电偶的牢固、可靠性和快速响应时间使其成为各种工作环境下的首要选择。
当然，热电偶在温度测量中也存在一些缺陷，例如，线性特性较差。
虽然它们与RTD、温度传感器IC相比可以测量更宽的温度范围，但线性度却大打折扣。
除此之外，RTD和温度传感器IC可以提供更高的灵敏度和精度，可理想用于精确测量系统。
热电偶信号电平很低，常常需要放大或高分辨率数据转换器进行处理。
如果排除上述问题，热电偶的低价位、易使用、宽温度范围使其得到广泛使用。
热电偶基础 热电偶是差分温度测量器件，由两段不同的金属/合金线构成，一段用作正端，另一段用作负端。
表1列出了四种最常用的热电偶类型、所用金属以及对应的温度测量范围。
每种热电偶在其规定的温度范围内具有独特的热电特性。
表1.常用的热电偶类型 类型 正端金属/合金 负端金属/合金 温度范围(°C) T 铜 镍铜合金 -200至+350 J 铁 镍铜合金 0至+750 K 镍铬合金 镍基热电偶合金 -200至+1250 E 镍铬合金 镍铜合金 -200至+900 两种不同类型的金属接(焊接)在一起后形成两个结点，如图1a所示，环路电压是两个结点温差的函数。
这种现象称为Seebeck效应，用于解释热能转换为电能的过程。
Seebeck效应相对于Peltier效应，Peltier效应用于解释电能转换成热能的过程，典型应用有电热致冷器。
图1a所示，测量电压VOUT是检测端(热端)结电压与参考端(冷端)结电压之差。
因为VH和VC是由两个结的温度差产生的，VOUT也是温差的函数。
定标因数，α，对应于电压差与温差之比，称为Seebeck系数。
图1a.环路电压由热电偶两个结点之间的温差产生，是Seebeck效应的结果。
图1b.常见的热电偶配置由两条线连接在一端，每条线的开路端与铜恒温线连接。
图1b所示是一种最常见的热电偶应用。
该配置中引入了
第三种金属(中间金属)和两个额外的节点。
本例中，每个开路端与铜线电气连接，这些连线为系统增加了两个额外节点，只要这两个节点温度相同，中间金属(铜)不会影响输出电压。
这种配置允许热电偶在没有独立参考结点的条件下使用。
VOUT仍然是热端与冷端温度之差的函数，与Seebeck系数有关。
然而，由于热电偶测量的是温度差，为了确定热端的实际温度，冷端温度必须是已知的。
冷端温度为0°C(冰点)时是一种最简单的情况，如果TC=0°C,则VOUT=VH。
这种情况下，热端测量电压是结点温度的直接转换值。
美国国家标准局(NBS)提供了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应关系的查找表。
所有数据均基于0°C冷端温度。
利用冰点作为参考点，通过查找适当表格中的VH可以确定热端温度。
在热电偶应用初期，冰点被当作热电偶的标准参考点，但在大多数应用中获得一个冰点参考温度不太现实。
如果冷端温度不是0°C，那么，为了确定实际热端温度必须已知冷端温度。
考虑到非零冷
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