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(guò)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(shí)可以做出更好的選擇。

　　熱電偶的溫度是通過(guò)測量?jì)煞N異金屬接合點(diǎn)所產(chǎn)生的電壓來(lái)得出的。這個(gè)電壓被稱(chēng)為Seebeck電壓，對于K型熱電偶來(lái)說(shuō)，溫度每變化1℃，該電壓就改變40微伏。這個(gè)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(gè)數量級，那么就可能丟失。在整個(gè)溫度范圍內對偏移及增益進(jìn)行校準是困難的，所以?xún)x表放大器必須具有低偏移漂移和低增益漂移。

　　為了說(shuō)明低偏移漂移的重要性，我們來(lái)看看用K型熱電偶測量一個(gè)油庫溫度梯度的情況。對于一個(gè)具有8微伏/℃的偏移漂移特性的放大器來(lái)說(shuō)，周?chē)�環(huán)境溫度改變20℃就可能引起一個(gè)4℃的測量誤差。不幸的是，該偏移漂移無(wú)法與正常的測量信號分開(kāi)。

　　“零漂移”儀表放大器采用自動(dòng)歸零或斬波技術(shù)以使偏移漂移最小化，因而很適合用于熱電偶測量。最先進(jìn)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(gè)漂移比J型熱電偶產(chǎn)生的51微伏/℃的Seebeck電壓低三個(gè)數量級。

　　不幸的是，增益漂移無(wú)法與測量信號區分開(kāi)來(lái)。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(lái)設定：采用匹配的內部電阻;匹配的外部電阻;一個(gè)外部電阻與一個(gè)或多個(gè)內部電阻共同設定一個(gè)比率。最后一種方法的增益漂移將是最高的，因為外部電阻的溫度系數無(wú)法和內部電阻的相匹配。

　　靠選擇內部電阻來(lái)改變增益的放大器或是那些允許用戶(hù)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(guò)選擇由匹配電阻設定增益的儀表放大器來(lái)使增益漂移最小化。

　　共模電壓是一個(gè)經(jīng)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(cháng)長(cháng)的熱電偶導線(xiàn)拾取了不需要的信號。例如，來(lái)自電機線(xiàn)圈的互感可能在一個(gè)熱電偶上產(chǎn)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(gè)溫度下校準系統誤差是簡(jiǎn)單的，但在產(chǎn)品的整個(gè)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(shí)，要選擇能夠克服這些典型缺陷的放大器。