將熱電偶產(chǎn)生的電壓變換成精確的溫度讀數(shù)并不是件輕松的事情,原因很多:電壓信號(hào)太弱,溫度電壓關(guān)系呈非線(xiàn)性,需要參考接合點(diǎn)補(bǔ)償,且熱電偶可能引起接地問(wèn)題
電壓信號(hào)太弱:常見(jiàn)的熱電偶類(lèi)型有 J、K 和 T 型。在室溫下,其電壓變化幅度分別為 52 μV/°C、41 μV/°C 和 41 μV/°C。其它較少見(jiàn)的類(lèi)型溫度電壓變化幅度甚至更小。這種微弱的信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換前需要較高的增益級(jí)。
因?yàn)殡妷盒盘?hào)微弱,信號(hào)調(diào)理電路一般需要約 100 左右的增益,這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)理。更棘手的事情是如何識(shí)別實(shí)際信號(hào)和熱電偶引線(xiàn)上的拾取噪聲。熱電偶引線(xiàn)較長(zhǎng),經(jīng)常穿過(guò)電氣噪聲密集環(huán)境。引線(xiàn)上的噪聲可輕松淹沒(méi)微小的熱電偶信號(hào)。
一般結(jié)合兩種方案來(lái)從噪聲中提取信號(hào)。方案使用差分輸入放大器(如儀表放大器)來(lái)放大信號(hào)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)噪聲同時(shí)出現(xiàn)在兩根線(xiàn)上(共模),差分測(cè)量可將其消除。方案是低通濾波,消除帶外噪聲。低通濾波器應(yīng)同時(shí)消除可能引起放大器整流的射頻干擾(1 MHz 以上)和 50 Hz/60 Hz(電源)的工頻干擾。在放大器前面放置一個(gè)射頻干擾濾波器(或使用帶濾波輸入的放大器)十分重要。50Hz/60Hz 濾波器的位置無(wú)關(guān)緊要—它可以與 RFI 濾波器組合放在放大器和 ADC 之間,作為∑-Δ ADC濾波器的一部分,或可作為均值濾波器在軟件內(nèi)編程。