类比半导体：基于类比高性能16bit ADC ADX112的<span style='color:red'>热电偶</span>检测方案
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类比半导体：基于类比高性能16bit ADC ADX112的热电偶检测方案

　　热电偶(thermocouple)作为工业接触式温度测量的核心元件，以其直接的温度测量能力及将温度信号转换为热电动势信号的特性，广泛应用于各种工业测温场合。这种转换过程通过电气仪表(二次仪表)实现，将热电势信号准确转换为被测介质的温度值。热电偶以其结构的简洁性、制造的便捷性、宽广的测量范围、高精度、小惯性，以及便于远程传输的输出信号等优势，确立了其在工业测量中的重要地位。　　尽管热电偶具备上述优点，但其输出的热电势信号相对较弱，通常最大不超过50mV，这为信号采集环节带来了一定的挑战。此外，为了确保测量的准确性，冷端补偿是不可或缺的环节。针对这些挑战，上海类比半导体技术有限公司(以下简称“类比半导体”或“类比”)推出的ADX112提供了一个高效且成本效益高的解决方案。ADX112具备卓越的噪声性能，在数据率低于32sps时，能够实现16位的NNOB，确保了测量结果的精确度。其内置的高性能PGA和电压基准，为系统提供了高度的稳定性，PGA和内置电压基准的温漂仅为8ppm/°C。ADX112还集成了一个高精度的温度传感器，其在0°C至70°C的工作温度范围内，误差控制在最大0.5°C以内，这一特性使得该传感器非常适合用于热电偶的冷端补偿。　　关键词：　　热电偶 | ADC | ADX112 | 冷端补偿 | 工业测量 | 工业自动化　　1、热电偶检测原理　　1.1、热电效应的科学基础　　热电偶是一种精密的传感器，它通过连接两种不同金属材料的一端来利用热电效应测量温度。热电效应，主要包括塞贝克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应和汤姆逊(Thomson)效应等，是由温差引起的电效应或由电流引起的可逆热效应，也称为温差电效应。　　从电子论角度分析，金属和半导体中的电流和热流均与电子紧密相关。温度差异引起的电子能级跃迁和热量转移构成了热电效应的基础。塞贝克效应，作为与热电偶相关的效应，由德国科学家赛贝克在1821年发现：当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温度，会在导体中产生一个与温差成正比的电动势，公式表示为：　　V=a△T　　其中，V为温差电动势，a为温差电动势率，△T 为两接触点间的温差。　　例如，铁与铜的冷接头为1℃，热接头处为100℃，则有5.2毫伏的温差电动势产生。　　塞贝克效应的发现为温差电偶的制造提供了理论依据，使得利用适当的金属组合，可以测量从-180℃到+2000℃，甚至更高温度范围的温度。　　在提供的示意图中，A和B代表两种不同的导体或半导体，定义为热电极。接点1作为工作端或热端，其温度标记为t;接点2作为自由端或冷端，其温度标记为t0。这两点的温差驱动了热电偶产生的热电势。　　热电偶产生的热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势两部分组成：　　接触电势：不同材料的导体在接触点因电子密度差异产生电子扩散，形成电位差。这个电位差与接触点的材料属性和温度直接相关。　　温差电势：同一导体两端因温度差异产生电动势，这一现象与导体的物理性质和两端的温度有关，而与导体的尺寸、截面积或温度分布无关。　　热电偶回路电动势的计算公式为：　　当热电偶的电极材料确定后，热电动势成为热端和冷端温度差的函数。工程技术中通常假定热电势主要由接触电势决定，并借助热电偶分度表来确定被测介质的温度。这种应用方法简化了温度测量过程，提高了测量的准确性和可靠性。　　1.2、热电偶基本定律的精准阐释　　1.2.1、均质导体定律　　均质导体定律指出：当由相同均质材料构成的两端焊接形成闭合回路时，不论导体的截面如何变化或温度如何分布，接触电势均不会生成，温差电势相互抵消，使得回路中的总电势恒为零。这一定律明确了热电偶必须由两种不同均质导体或半导体构成，确保了热电偶的准确性。若材料不均匀，温度梯度将导致额外的热电势产生。　　证明过程：热电偶的总电势由接触电势和温差电势共同决定。在材料相同的情况下，接触电势为零;温差电势由于大小相等、方向相反，相互抵消。　　实际应用：利用均质导体定律，我们可以验证热电极材料的一致性，即通过同名极检验法，同时检查材料的均匀性，确保热电偶的性能。　　1.2.2、中间导体定律　　中间导体定律阐明：在热电偶回路中加入第三种导体，只要该导体的接触点温度一致，总热电动势将保持不变。　　证明过程：　　EABC(t,t0) = eAB(t) + eBC(t0) + eCA(t0)　　在t=t0的条件下，中间导体定律保证了eAB(t0) + eBC(t0) + eCA(t0) = 0，从而简化为：　　EABC(t,t0) = eAB (t) - eAB (t0) = EAB (t,t0)　　实际应用：在热电偶的实际应用中，通常采用热端焊接、冷端开路的方式，并通过连接导线与显示仪表构成测温系统。例如，使用铜导线连接热电偶冷端至仪表，即使在连接处产生接触电势，也不会对测量结果造成附加误差。　　1.2.3、中间温度定律　　热电偶回路两接点(温度为t，t0)间的热电势，等于热电偶在温度为t、tn时的热电势与在温度为tn、t0时的热电势的代数和。tn即中间温度。　　证明过程：　　EAB(t,tn) + EAB(tn, t0)　　= eAB (t) - eAB (tn) + eAB (tn) - eBC (t0) = eAB (t) - eAB (t0) = EAB (t,t0)　　即，EAB (t, t0) = EAB (t, tn) + EAB (tn, t0)　　实际应用：鉴于热电偶的E-T关系通常呈现非线性，当中性温度不为0℃时，不能直接利用实际热电势查表求取热端温度。中间温度定律为在非标准条件下修正温度测量提供了理论支持，并为补偿导线的使用奠定了基础。　　1.2.4、标准电极定律(参考电极定律)　　标准电极定律提供了一个简化热电偶热电动势测定的实用方法：已知两种导体与第三种导体组成的热电偶热电动势后，这两种导体间组成的热电偶的热电动势也得以确定。　　实际应用：标准电极定律是一个极为实用的定律。面对众多的纯金属和合金类型，直接测量每种组合的热电动势是一项庞大的工作。铂因其物理化学性质稳定、高熔点、易提纯等特性，常被选作标准电极。通过测定各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，可以间接获得其他金属组合的热电动势值，极大简化了热电偶的标定过程。　　2、基于ADX112的热电偶检测方案　　2.1、ADX112Q简介　　类比半导体推出的ADX112Q是一款精密、低功耗、16 位模数转换器 (ADC)，提供MSOP-10封装和QFN-10封装。ADX112Q集成了可编程增益放大器(PGA)、电压基准、 振荡器和高精度温度传感器。这些特性以及2V至5.5V 的宽电源范围使 ADX112Q非常适合功率受限和空间受限的传感器测量应用。ADX112Q能以高达每秒860个样本(SPS)的数据速率执行转换。PGA提供从±256mV到±6.144V的输入范围，允许以高分辨率测量大信号和小信号。输入多路复用器(MUX)允许测量两个差分或四个单端输入。高精度温度传感器可用于系统级温度监测或热电偶冷端补偿。ADX112Q可以在连续转换模式下工作，也可以在转换后自动关断的单次模式下工作。单次模式能显著降低空闲期间的电流消耗。数据通过串行外设接口(SPI™)传输。ADX112Q的额定温度范围为–40°C 至 125°C。　　特性　　• AEC-Q100 (仅限 ADX112Q)　　• 超小型 QFN 封装：2mm × 1.5mm × 0.4mm　　• 小型 3mm × 3mm MSOP 封装　　• 宽电源范围：2V 至 5.5V　　• 低电流消耗：连续模式：仅 145µA 单次模式：自动关机　　• 可编程数据速率：8SPS 至 860SPS　　• 单周期稳定　　• 内部低漂移参考电压　　• 内部振荡器　　• SPI 兼容接口　　• 内部 PGA　　• 四个单端或两个差分输入　　• 工作温度范围：–40°C 至 125°C　　2.2、电路设计　　下图是基于ADX112Q的双通道K型热电偶检测电路，该方案用内部高精度温度传感器进行冷端补偿。　　与热电偶检测相关的外电路非常简洁，只需要偏置电阻和抗混叠滤波电路。　　偏置电阻(RPU和RPD)有两个用途:　　将输入信号的直流偏置设置在VDD/2左右，提供稳定的共模输入　　检测热电偶导线是否开路　　该电路中，热电偶的两端分别通过RPU和RPD连接至VDD和GND。偏置电阻取值范围通常为500kΩ 至 10MΩ，取较大的阻值旨在减少流经热电偶的偏置电流，避免因自加热效应产生额外的电压降，从而引入测量误差。同时，电阻值也不宜过大，确保提供充足的偏置电流。本设计中，偏置电阻选用1MΩ，产生1.65uA的偏置电流。在正常运行时，这两个电阻将热电偶的直流偏置点设置为VDD/2左右，而热电偶电压的范围为 -6.5mV至55mV;一旦热电偶断开，1MΩ的RPU和RPD和ADC输入内阻形成分压(FSR = ±0.256V时，ADX112的差分输入阻抗为0.9MΩ)，ADC的差分输入信号将达到约1.024V，远超正常电压范围，导致ADC的读数达到7FFFh，从而轻易识别出开路故障状态。　　差模电容Cdiff需要至少为共模电容Ccm的10倍，这样的设计使得共模滤波器的截止频率大约是差分滤波器截止频率的20倍。这一设计的原因在于，共模电容的不匹配(即容值有差异)可能导致2个通道的共模滤波截止频率出现差异，从而使共模噪声转变为差模噪声进入信号输入端;上文提到，共模滤波器的截止频率比差模滤波器的高20倍左右，那么因为共模电容不配置引起差模干扰的频率也会远高于差模滤波器截止频率，可以有效滤除因共模电容不匹配引入的高频差模干扰。　　RC滤波器中的电阻选用了500欧姆，这一取值避免了与ADX112的输入阻抗形成不利的分压效应，防止对增益误差造成过大影响。若系统设计中已考虑对增益误差进行校准，则电阻的取值可以适当放宽。　　在电路布局时，应将ADX112与热电偶的接线端子尽可能靠近，以减少ADX112内部温度与热电偶实际参考端(冷端)之间的温差，从而降低对最终温度测量误差的影响。　　SPI接口的设计同样经过周密考虑，以确保良好的抗扰性。在MCU与SPI口的各引脚之间串接了一个小电阻(约50Ω)，并预留了上拉电阻，以便在EMC测试中遇到问题时进行必要的调整。这种设计不仅增强了系统的稳定性，也为应对电磁兼容性测试提供了灵活性。　　3、基于ADX112的软件设计　　3.1、精准的冷端补偿策略　　在软件设计中，将检测到的热电偶电压转换为实际温度值是一项至关重要的任务。这一过程需要依赖热电偶分度表，该表通常是在参考端(冷端)温度为0℃时记录的工作端(热端)温度数据。　　正确的冷端补偿流程如下：　　1. 参考端温度的准确获取：首先，从热电偶分度表中查询得到参考端(冷端)温度Tcj所对应的电压Vcj。对于ADX112Q，可以通过读取内部温度传感器的寄存器转换结果来获得冷端温度Tcj。　　2. 电压转换与补偿：将热电偶测量得到的电压Vtc(相当于EAB(Ttc,Tcj)与查表得到的Vcj(相当于EAB(Tcj,0)相加，得到总电压Vtct。然后在分度表中查找与Vtct(相当于EAB(Ttc,0)对应的温度Ttc。　　示例分析：　　假设ADX112测量得到的K型热电偶热电势为40mV，同时内部温度传感器测得的冷端温度为20℃，我们如何确定被测温度?　　1. 根据K型热电偶分度表，查得20℃时对应的热电势为0.798mV　　2. 将此值与测量得到的40mV相加，得到40.798mV　　3. 最后，根据分度表查找此总电压对应的温度，得到被测温度为980.823℃　　警示与纠正：　　一些工程师可能会直接将测量得到的热电偶电压转换为温度值并与冷端温度相加，这种方法忽略了热电偶中间温度定律，因而是错误的。正确的做法是按照上述步骤进行冷端补偿，以确保温度测量的准确性。　　通过上述精确的软件设计方法，可以充分利用ADX112Q的高性能特性，实现热电偶检测中的高精度温度测量。　　3.2、编程精要：ADX112接口与寄存器配置　　本小节将阐述ADX112的编程精要，对于详细的配置步骤和未尽事宜，强烈建议详细阅读ADX112Q的数据手册，以确保编程的准确性和系统性能的最优化。通过精确的配置，可以充分发挥ADX112Q在热电偶检测及其他传感器测量应用中的性能潜力。　　3.2.1、SPI通讯协议　　在SPI通信中，ADX112的SCLK引脚在空闲状态时保持低电平，并在SCLK的下降沿锁存DIN线上的数据。因此，微控制器(MCU)的SPI接口应配置为MODE 1模式(CPOL = 0, CPHA = 1)，以确保数据的正确同步和传输。　　3.2.2、寄存器架构　　ADX112的寄存器架构简洁高效，包含两个16位寄存器：AD转换结果寄存器(CONVERSION REGISTER)和配置寄存器(CONFIG REGISTER)。特别需要注意的是，转换结果以二进制补码形式存储。若需显示负数的绝对值，必须先进行相应的补码转换。　　3.2.3、数据传输周期　　ADX112Q支持在单一数据传输周期内直接回读配置寄存器的设置。一个完整的数据传输周期由32位组成，当启用配置寄存器数据回读功能时;若CS线可控，且未设置为永久低电平，则周期为16位。在实际应用中，32位的数据传输周期更为常见。　　在32位的数据传输周期中，数据由四字节组成：前两个字节包含转换结果，后两个字节为配置寄存器的回读数据。系统始终优先读取最高有效字节(MSB)。　　3.2.4、设置配置寄存器　　在本方案中，配置寄存器的设置是确保ADX112Q正确操作的关键步骤。以下是针对本方案的配置要点：　　1) 模式选择(MODE)　　考虑到本方案涉及两路K型热电偶输入及内部温度测量的需求，配置寄存器的MODE位(bit8)应设置为“Power-down and single-shot mode”。此模式在单次转换后自动进入低功耗状态，适合对功耗有严格要求的应用场景。　　2) 可编程增益放大器(PGA[2:0])　　K型热电偶的测温范围广泛，从-270℃至1370℃，对应的热电势为-6.5mV至54.8mV。为了适应这一输入范围，并且与ADX112的全量程±0.256V相匹配，PGA的增益应设置为0b111，确保信号在ADC的整个量化范围内得到准确转换。　　3) 输入多路复用器(MUX[2:0])　　由于需要处理两路差分输入的K型热电偶信号，MUX寄存器应根据输入通道在0b000和0b011之间进行切换，以选择正确的输入通道。　　4) 数据速率(DR[2:0])　　数据速率的设置决定了ADC的采样速度。在此方案中，DR位应设置为0b000，对应于8sps的数据速率，平衡了转换精度和系统功耗。　　5) 温度传感器模式(TS_MODE)　　TS_MODE位通常设置为0，以选择ADC模式。当需要进行温度测量时，应将此位设置为1，以切换至温度传感器模式(Temperature sensor mode)。　　6) 无操作位(NOP[1:0])　　在进行寄存器写入操作时，NOP位必须设置为0b01，以确保写入操作被执行。若设置为其他值，写入操作将被忽略。　　7) 单次启动位(SS)　　在Power-down and single-shot mode(单次模式)下，SS设置为1启动转换。在读取SS位时，0表示转换正在进行中，而1表示转换已完成，此时可以读取转换结果。值得注意的是，当SS位为1时，应再次读取转换结果寄存器，而不是直接采用本次读上来的数据。数据转换完成后，DOUT/DRDY引脚将输出低电平，为系统提供了另一种判断数据转换完成的方式。　　3.2.5、读取转换结果　　在配置寄存器正确设置之后，接下来的任务是按照既定流程切换通道并读取转换结果。以下是详细的步骤：　　1) 启动通道1单次转换：首先，向ADX112Q发送0x8F0B指令，此操作将完成配置并触发单次转换的开始。　　2) 查询转换状态：随后，发送0x0F0B指令以查询转换状态位SS。若SS位为0，表明转换正在进行中，此时需继续监控。　　3) 保存通道1转换结果并切换通道：一旦SS位变为1，表示转换已完成。此时，发送0xBF0B指令，将读取的转换结果保存，该结果将作为通道1(连接至AIN0和AIN1)的有效数据。　　4) 重复查询流程：再次发送0x030B指令，重新查询SS状态。若SS位为0，继续监控;若为1，则表明通道2的转换已完成。　　5) 保存通道2转换结果并切换通道：对于通道2(连接至AIN2和AIN3)，发送0x8F0B指令，将读取的转换结果保存，作为该通道的有效数据。　　6) 循环操作：返回至第2步，继续执行循环操作，以持续监测和记录各通道的转换结果。　　3.2.6、内置温度传感器数据的读取方法　　启用内置温度传感器模式，需将配置寄存器CONFIG REGISTER中的TS_MODE位设置为1。此时，温度数据将以16位转换结果中的14位左对齐格式表示，且从最高有效字节(MSB)开始输出。读取这两个数据字节时， 前14位用于表示温度测量结果。一个LSB 等于 0.03125°C。负数以二进制补码格式表示，如下表所示。　　4、总结　　本文详细介绍了基于类比半导体高性能16位模数转换器ADX112的热电偶检测方案。通过深入分析热电偶的工作原理、基本定律以及在信号采集环节中的挑战，我们展示了ADX112在解决这些挑战中的独特优势。ADX112的卓越噪声性能、宽输入范围、高精度温度传感器以及低功耗特性，使其成为热电偶检测应用的理想选择。　　在电路设计方面，我们提供了简洁而高效的设计方案，包括偏置电阻和抗混叠滤波电路的合理配置，确保了信号的稳定性和准确性。软件设计部分，我们详细阐述了冷端补偿的重要性和实施方法，以及与ADX112通信和数据处理相关的编程要点，确保了用户能够准确读取和转换热电偶信号为温度值。　　通过实际应用案例的分析，我们证明了ADX112在热电偶检测中的高性能表现，不仅满足了工业应用中的严苛要求，还通过其内置的高精度温度传感器，简化了冷端补偿的复杂性，提高了整体测量的精度和可靠性。　　ADX112的推出，不仅丰富了类比半导体在模拟和数模混合芯片领域的产品线，也为热电偶检测技术的发展树立了新的标杆。我们相信，凭借其高性能、灵活性和成本效益，ADX112将为工业测量领域带来更多创新的可能，助力客户实现更高效、更智能的自动化控制系统。　　随着技术的不断进步和市场需求的日益增长，类比半导体将继续致力于技术创新，推动高精度、高稳定性能的芯片研发，满足工业和汽车等市场的多样化需求。我们期待与广大客户和合作伙伴携手前进，共创更加智能化和科技化的未来。
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发布时间：2024-08-21 10:20 阅读量：534 继续阅读>>
标准<span style='color:red'>热电偶</span>的分类 标准<span style='color:red'>热电偶</span>的工作原理
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标准热电偶的分类 标准热电偶的工作原理

　　标准热电偶是一种常见的温度测量设备，广泛应用于各个领域。它通过利用两种不同金属之间温度差产生的电势来测量温度。本文AMEYA360将详细介绍标准热电偶的分类和其工作原理。　　1.标准热电偶的分类　　标准热电偶根据其构成材料和温度范围不同，可以分为多种类型。以下是一些常见的标准热电偶：　　K型热电偶(镍铬-镍铝热电偶)：K型热电偶是最常见和广泛使用的一种热电偶。它由镍铬(Ni-Cr)合金和镍铝(Ni-Al)合金组成。K型热电偶适用于较高温度范围，通常可测量从-200°C到+1250°C的温度。　　J型热电偶(铁-常数热电偶)：J型热电偶由铁(Fe)和常数(Constantan)合金构成。它适用于相对较低的温度测量，通常可测量从-40°C到+750°C的温度。　　T型热电偶(铜-镍热电偶)：T型热电偶由铜(Cu)和镍(Ni)合金构成。它适用于相对较低的温度范围，通常可测量从-200°C到+350°C的温度。　　E型热电偶(镍铬-铜镍热电偶)：E型热电偶由镍铬(Ni-Cr)合金和铜(Cu)构成。它适用于在中等温度范围内进行温度测量，通常可测量从-270°C到+1000°C的温度。　　除了上述常见的标准热电偶外，还有其他类型的热电偶，如S型、R型、B型等，每种类型都适用于不同的温度范围和应用场景。　　2.标准热电偶的工作原理　　标准热电偶的工作原理基于热电效应。当两种不同金属的接触点处于不同温度时，它们之间会产生一个热电势差。这个势差可以通过测量电压来间接测量温度。　　标准热电偶的工作原理可以归结为以下几个关键步骤：　　热电效应：热电效应是指当两种不同金属形成回路时，在接触点处产生的电势差。这种电势差是由于两种金属之间存在的温度梯度导致的。　　端电动势(Seebeck效应)：端电动势是指在标准热电偶的两个接点处产生的电势差。这个电势差与两个接点处的温度差有关，遵循Seebeck效应。根据Seebeck效应，不同材料对的热电势差与温度差成正比。　　节电动势(Thomson效应)：节电动势是指在标准热电偶的导线中沿长度方向产生的电势差。这个电势差与导线中的温度梯度有关，遵循Thomson效应。根据Thomson效应，金属导线在存在温度梯度时会产生一个额外的电势差。　　热电偶电路：标准热电偶通常由两个不同材料的导线组成，它们被连接到测量仪器的电路中。一个导线被称为热电偶的热端，暴露在要测量的温度环境中;另一个导线被称为冷端，通常保持在参考温度下。热电偶的热端和冷端之间的电势差通过连接电路传递到测量仪器，该仪器可以将电势差转化为相应的温度值。　　温度-电势关系：每种类型的标准热电偶都具有一种已知的温度和电势之间的关系。这种关系通常以特定的温度-电势表格或特性曲线的形式提供。根据测得的电势差，可以在温度-电势关系表格中查找对应的温度值。
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发布时间：2023-11-10 13:27 阅读量：1516 继续阅读>>
铠装式<span style='color:red'>热电偶</span>的特点 铠装式<span style='color:red'>热电偶</span>的使用技巧
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铠装式热电偶的特点 铠装式热电偶的使用技巧

　　铠装式热电偶具有高温测量能力、耐腐蚀性能强、机械强度高和快速响应时间等特点。为了更好地使用铠装式热电偶进行温度测量，需要注意定期校准和维护、良好的热电偶与被测物体的接触、防止热漂移以及注意防护和保养。这些使用技巧可以提高铠装式热电偶测量的准确性和可靠性，确保温度监测工作的顺利进行。　　一、铠装式热电偶的特点　　铠装式热电偶(Armored Thermocouple)是一种常用于温度测量的传感器。它由两种不同金属的热电导体组成，通过测量两个接触点之间的温差来确定被测物体的温度。下面介绍一些铠装式热电偶的特点。　　1、高温测量能力　　铠装式热电偶具有较高的耐高温能力，可以在高温环境中进行准确的温度测量。它的热电材料和外套材料经过特殊设计，能够承受高温下的腐蚀和氧化，并保持较好的稳定性和精度。　　2、耐腐蚀性能强　　铠装式热电偶的外套通常采用耐腐蚀的材料，如不锈钢、镍合金等。这使得它能够在腐蚀性气体、液体或湿度较高的环境中工作，保持良好的性能和寿命。　　3、机械强度高　　铠装式热电偶的外套采用了金属铠装结构，具有较高的机械强度和抗振动能力。这使得它在一些恶劣的工业环境中能够保持较好的稳定性和可靠性。　　4、快速响应时间　　由于铠装式热电偶接触被测物体的面积较大，传热效率较高，因此它具有快速的响应时间。当温度发生变化时，铠装式热电偶能够迅速感知并输出相应的信号，实现实时的温度监测。　　二、铠装式热电偶的使用技巧　　使用铠装式热电偶进行温度测量时，有一些技巧可以帮助提高准确性和可靠性。　　1、定期校准和维护　　为了确保温度测量的准确性，铠装式热电偶应定期进行校准和维护。校准可以通过与已知温度源进行比对来检验测量精度，并进行必要的调整。同时，注意保持热电偶的清洁，并检查外套的完整性和连接部分的稳固性。　　2、注意热电偶与被测物体的接触　　铠装式热电偶的测温准确性与其与被测物体的接触良好程度密切相关。在使用时，应确保热电偶与被测物体有足够的接触面积，并采取适当的固定措施，以避免因松动或移位导致测量误差。　　3、防止热漂移　　热漂移是指由于环境温度变化引起的热电偶输出信号的变化。为了减小热漂移对测量结果的影响，可以采取以下几种方法：　　选择合适的外套材料：不同的外套材料对温度变化的响应不同。根据实际应用情况选择合适的外套材料，使其对环境温度的变化具有较小的敏感性。　　使用补偿方法：通过在铠装式热电偶中添加补偿导线或使用补偿电路来抵消热漂移的影响。补偿导线与热电偶相连，在测量过程中同时测量环境温度，并计算出真正的被测物体温度。　　控制环境温度：如果可能，尽量控制被测物体周围的环境温度稳定。使用恒温设备或保温措施可以减少环境温度变化对热电偶测量的干扰。　　4、注意防护和保养　　为了延长铠装式热电偶的使用寿命和保持良好的性能，需要注意以下方面：　　防止机械损坏：避免铠装式热电偶受到剧烈的振动、冲击或弯曲等机械损坏。确保安装牢固，并使用合适的保护套管或护盖。　　防止腐蚀和污染：根据实际应用环境，选择耐腐蚀性能良好的外套材料。避免铠装式热电偶接触有害物质、腐蚀性液体或高湿度环境，以防止腐蚀和污染。　　定期检查并清洁：定期检查铠装式热电偶的连接部分是否稳固，外套是否完好。同时，定期清洁热电偶以去除可能附着在表面的污垢或氧化物。
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发布时间：2023-10-12 09:25 阅读量：1597 继续阅读>>
<span style='color:red'>热电偶</span>与热敏电阻的区别是什么
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热电偶与热敏电阻的区别是什么

　　热电偶和热敏电阻都是测量温度的传感器，二者在温度测量上都有其各自的优势，但它们的原理和工作方式略有不同。本文Ameya360电子元器件采购网将详细介绍热电偶与热敏电阻的主要区别。　　基本原理　　热电偶是基于热电动势原理工作的。热电动势是指当两个不同材料的材料连接在一起时，它们之间会产生一个电势差，这个电势差被称为热电势。当热电偶的两个接头受热时，它们之间的热电势会发生变化，从而可以通过测量热电势来测量温度。　　热敏电阻是基于电阻变化原理工作的。当热敏电阻受到热量的影响时，它的电阻值会发生变化。热敏电阻通常由半导体材料制成，当温度升高时，它的电阻值会减小，当温度降低时，电阻值会增加。　　工作方式　　热电偶是由两个不同材料制成的接头组成的，当这两个接头受热时，它们之间会产生一个热电势。热电偶通常被用于测量高温，因为它们的灵敏度和精度相对较高。热电偶可以通过将接头连接到测量电路中，以便测量热电势并计算出温度。　　热敏电阻通常由半导体材料制成，当温度升高时，它的电阻值会减小。热敏电阻通常被用于测量低温，因为它们的灵敏度和精度相对较低。热敏电阻可以通过串联或并联的方式连接到电路中，以便测量温度或控制温度。　　测量范围　　热电偶可以在极高和极低的温度范围内工作，可达到-200℃到2300℃的范围。因此，热电偶对宽温度范围的测量需求找到了广泛应用，如冶金、机械、化工等工业领域以及热处理、玻璃制造等。　　热敏电阻的温度测量范围相对较小，在室温附近适用，一般为-50℃到150℃之间。热敏电阻通常应用于精品电器、医疗设备、实验仪器等需要高精度测温的领域。　　优缺点　　热电偶的优点包括灵敏度高、精度高、响应速度快等。热电偶可以测量高温，但它们通常需要较粗的导线和较大的测量电路，因此不太适用于小型设备和高精度测量。　　热敏电阻的优点包括灵敏度高、精度高、稳定性好等。热敏电阻可以用于测量低温，但它们的灵敏度和精度可能会随着使用时间的增加而降低。热敏电阻也通常需要较小的测量电路，因此适用于小型设备和高精度测量。　　好了，关于热电偶与热敏电阻AMEYA360就介绍到这，想了解更多电子元器件知识与资讯，欢迎关注我们，希望能给您带来参考与帮助。热电偶和热敏电阻都是常用的温度传感器，它们各自有优点和缺点，应根据具体应用场景选择适合的传感器。
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发布时间：2023-06-28 17:02 阅读量：1751 继续阅读>>
电子元器件知识：怎么判断是<span style='color:red'>热电偶</span>还是热电阻
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电子元器件知识：怎么判断是热电偶还是热电阻

　　热电偶和热电阻是两种常见的温度传感器，它们在工作原理和使用方法上有所不同。在实际应用中，选择合适的温度传感器对于提高测量精度和可靠性至关重要。因此，判断热电偶和热电阻的能力对于一名技术人员来说是必不可少的。下面AMEYA360电子元器件采购网进行详细介绍！　　一、热电偶　　热电偶是由两种不同材料制成的金属导线，当它们靠近时，会因为温度差异而产生电势差。热电偶通常由两种不同材料制成的导线组成，一条是感受温度的导线，另一条是作为参考的导线，这两条导线之间的电势差随着温度的变化而变化。热电偶的温度测量是通过测量电势差来实现的。　　热电偶的优点是具有高灵敏度、高分辨率和可靠性高等特点，尤其是在高温环境下使用时，其性能更加稳定。但是，热电偶的测量范围有限，通常只能用于高温领域，且在低温环境下容易失效。　　二、热电阻　　热电阻是由一种金属材料制成的电阻丝，当温度变化时，热电阻的电阻值会发生变化。热电阻通常由一种或多种金属材料制成，其电阻值随着温度的变化而变化。　　热电阻的优点是测量范围广泛，适用于低温和高温领域，且具有较高的精度和可靠性。但是，热电阻的灵敏度相对较低，需要在较高温度下使用，而且容易受到周围环境的影响。　　三、判断热电偶和热电阻的方法　　要判断热电偶和热电阻，可以通过以下步骤进行:　　观察热电偶或热电阻的外观。热电偶通常由两种不同材料制成的导线组成，而热电阻则是由一种或多种金属材料制成的电阻丝。　　了解热电偶和热电阻的工作原理。热电偶和热电阻的工作原理不同，因此它们需要不同的测量方法。　　检查热电偶或热电阻的精度和灵敏度。精度和灵敏度是衡量热电偶和热电阻性能的重要指标，需要根据实际应用场景进行选择。　　进行测试和验证。可以使用热电偶或热电阻测量温度，并对比其测量结果和理论值，以验证其性能是否满足要求。　　在实际使用中，可以根据不同的需求选择合适的温度测量装置。
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发布时间：2023-06-21 09:56 阅读量：2008 继续阅读>>
​热电阻和<span style='color:red'>热电偶</span>有什么区别 热电阻和<span style='color:red'>热电偶</span>的工作原理
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​热电阻和热电偶有什么区别 热电阻和热电偶的工作原理

　　热电阻和热电偶是两种常见的温度传感器，用于测量温度。它们都是利用建立温度与电信号之间关系的原理来实现温度的测量。如果您想深入了解热电阻和热电偶测温的区别，本文AMEYA360将为您汇总相关知识，为您提供全面的了解和认识。　　原理　　热电阻的原理是基于电阻温度系数变化的原理。当温度变化时，导线的电阻值也会发生变化，热电阻就是利用这种性质来进行温度测量。常用的热电阻材料有铂、铜、镍等。　　热电偶的原理是基于材料的热电效应原理。热电偶由两个不同的金属导线焊接而成，当两种导线的接触点处受到温度变化时，会在导线上引起电感应，热电偶就是利用这种效应来实现温度测量。常用的热电偶材料有铜镍合金、铬铝合金等。　　精度　　热电阻相对于热电偶来说精度更高，可以达到0.1°C左右的分辨率，因为热电阻材料是固态材料，其电阻值不受外界电磁、电场等干扰，能够保证较高的精度。　　热电偶的精度相对较低，通常精度在±1-2°C之间，因为在实际使用时可能受到外界环境、电磁干扰等因素的影响，影响测量精度。　　安装方式　　热电阻和热电偶的安装方式也有所不同。热电阻通常需要将电阻丝裸露在外，以便于测量，热电偶则需要将两个不同材料的金属导线连接在一起，形成热电偶。这样做的目的是为了减少热电偶测量过程中的干扰因素。　　可靠性　　热电阻和热电偶的可靠性也有所不同。一般来说，热电阻的可靠性更高，因为它们的测量原理更为简单，而且不需要额外的电源和信号传输系统。热电偶由于需要将两个不同材料的金属导线连接在一起，因此容易受到环境因素的影响，比如湿度、尘埃等。　　测量范围　　热电阻的测量范围一般在 -200°C 到 500°C 之间，特殊情况下可以超过这个范围。热电偶的测量范围比热电阻更广，可以测量 0°C 到 1000°C 之间的温度。　　应用领域　　热电阻和热电偶在不同的领域中有广泛的应用。热电阻主要应用于工业控制、温度测量、热处理等领域。热电偶则主要应用于航空航天、兵器工业、石油化工、医疗等领域。由于热电偶的测量范围更广，因此它在一些高温、高压、低流量、低温度的领域中的应用更为广泛。　　价格　　热电阻和热电偶的价格也有所不同。一般来说，热电阻的价格比热电偶的价格更低，因为它们的测量原理更为简单，而且不需要额外的电源和信号传输系统。热电偶由于需要将两个不同材料的金属导线连接在一起，因此需要更多的材料和工艺，因此价格相对较高。　　热电阻和热电偶都是广泛应用于温度测量领域的测量元件，在选择和使用热电阻和热电偶时，需要根据具体的测量要求和应用场景来选择合适的传感器。关于“热电阻和热电偶有什么区别，热电阻和热电偶的工作原理”就介绍到这了，AMEYA360电子元器件采购网将继续努力，为广大用户提供更多更好的技术资讯和产品信息。
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发布时间：2023-06-20 13:42 阅读量：1782 继续阅读>>
隔爆<span style='color:red'>热电偶</span>的工作原理及特点
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隔爆热电偶的工作原理及特点

　　隔爆热电偶是一种温度传感器，今天Ameya360将给大家进行介绍！隔爆热电偶在化学工业自控系统中应用极广，隔爆热电偶通过温度传感器， 可将控制对象的温度参数变成电信号，传递给显示、记录和调节仪，对系统施行检测、 调节和控制。　　1.隔爆热电偶工作原理　　如果由两种不同成份的均质导体(热电极)组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就有电流通过,那么两端之间就存在热电势( 如下图1所示)　　隔爆原理:利用间隙隔爆原理，设计具有足够强度的接线盒等部件，将所有会产生火花、电弧和危险温度的零部 件都密封在接线盒内，当腔内发生爆炸时，能通过接合面间隙熄 火和冷却，使爆炸后的火焰和温度不传到腔外。　　2.隔爆热电偶的特点　　按符合国际IEC标准的最新防爆规程GB3836设计;　　采用两腔式隔爆结构,更换测温元件简便,使用安全可靠　　隔爆标志dⅡCT6,适用于ⅡC级以下,引燃温度T6以上,含爆炸性气体场合的温度测量。　　注意事项：　　维修维护时请断电操作
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发布时间：2023-02-09 11:42 阅读量：1982 继续阅读>>
温度测量中的<span style='color:red'>热电偶</span>与冷端补偿
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温度测量中的热电偶与冷端补偿

　　不同的温度传感自有其优缺点，一般来说，热电偶是一种相对廉价的范围广泛的温度传感。它的小尺寸、极快速度以及其较低的输出阻抗是相对具有优势的特性，而且它能够测量极端温度，这是很多温度传感的测量范围不能覆盖的。响应快是因为热电偶的热容量很低，尤其在感应接合点裸露时，热电偶可在数百毫秒内对温度变化做出响应。同时热电偶固有的电压输出也消除了对激励电源的需要，这也大大降低了器件本身的自发热。　　另一方面，热电偶的相比其他温度传感的劣势也不少，低电平输出、灵敏度差和非线性是大家选择热电偶时会额外关注的几点。低电平输出意味着需要稳定的信号调节组件，否则整个测温系统的精度难以达到预期。热电偶系统中组件的连接必须要非常小心，意外的热电偶效应（例如，焊料和铜产生3μV/℃热电偶）会使整个“端到端”系统的精确度很难达到理想的标准精度。　　即便信号调节得很好，没有引入额外的误差，由于热电偶本身的金属特性，内部的不精确性也是无法消除的。一般来说，热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度，也就是1℃到2℃左右。而且当热电偶测量毫伏级信号变化时，也很容易受到杂散电场和磁场产生的噪声影响。　　热电偶的冷端补偿　　冷端补偿，谈及热电偶时不可能绕开的一点，热电偶想要达到理想的精度就必须采用冷端补偿为其提供误差修正。只有知道准确测得冷端温度，才能测量出热电偶测量端温度并提高标装置的准确度。　　使用恒温法做冷端补偿虽然足够精确，但只适合实验室测量，在大多数实际应用中将热电偶的参考接合点放置在冰浴中这种操作多少有点不切实际。因此在实际应用中大多会选择冷接合点补偿技术来做冷端补偿。这种方法需要一个额外的温度传感器来测量参考点温度，通常会选择RTD、NTC或者集成的温度独立IC。不同的传感器选择都会有所限制，比如使用RTD测量会很精准但在尺寸和成本上偏高，使用NTC响应非常快但是容易漂移。　　还可以使用控制冷却补偿器的办法来以电子模拟冰浴，冷结补偿器电路并不保持一个稳定的温度，而是跟踪冷结。这种跟踪与保持冷结恒温具有相同的效果，但实现起来更简单，它在预期的冷结温度范围内可以以斜率表示热电偶的输出。　　这种冷结补偿器IC需要有较低的供电电流来将自加热最小化，确保自身可以与冷结处于等温下运行。冷结补偿器内特殊的曲率校正电路用于匹配所有热电偶输出中出现的“弯曲部分”，从而在较宽的温度范围内保持准确的冷结点补偿。
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发布时间：2023-01-13 11:11 阅读量：2307 继续阅读>>
<span style='color:red'>热电偶</span>温度传感器的性能参数及优缺点分析
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热电偶温度传感器的性能参数及优缺点分析

　　热电偶温度传感器是工业中使用最为普遍的接触式测温装置。热电偶温度传感器具有性能稳定、测温范围大、信号可以远距离传输等特点，并且结构简单、使用方便。热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。本文收集整理了一些资料，期望能对各位读者有比较大的参阅价值。　　一、热电偶温度传感器的性能参数　　1、精度按IEC 60584为1级或2级，按ASTM E230为特殊公差或标准公差　　2、绝缘电阻室温下，在500 VDC测量时，最低1000 MΩ的绝缘电阻　　3、引线24 AWG电线，FEP绝缘。 色码按IEC 60584或ASTM E-230规定采用　　4、温度范围　　J型：-40至760°C（-40至1400°F）　　K型：-40至1200°C（-40至2192°F）　　N型：-196至370°C（-321至698°F）　　二、热电偶温度传感器的优缺点分析　　使用热电偶的优点：　　1、温度范围广：从低温到喷气引擎废气，热电偶适用于大多数实际的温度范围。热电偶测量温度范围在–200°C至2500°C之间,具体取决于所使用的金属线。　　2、坚固耐用：热电偶温度传感器属于耐用器件，抗冲击振动性好，适合于危险恶劣的环境。　　3、响应快：因为它们体积小，热容量低，热电偶对温度变化响应快，尤其在感应接合点裸露时。它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。4、无自发热：由于热电偶不需要激励电源，因此不易自发热，其本身是安全的。　　使用热电偶温度传感器的缺点：　　1、信号调理复杂：将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。一直以来，信号调理耗费大量设计时间，处理不当就会引入误差，导致精度降低。　　2、精度低：除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不准确性外，热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度，一般在1°C至2°C内。　　3、易受腐蚀：因为热电偶由两种不同的金属所组成，在一些工况下，随时间而腐蚀可能会降低精度。因此，它们可能需要保护；且保养维护必不可少。　　4、抗噪性差：当测量毫伏级信号变化时，杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。　　因此选择热电偶时需考虑下列因素：　　1、被测温度范围；　　2、所需响应时间；　　3、连接点类型；　　4、热电偶或护套材料的抗化学腐蚀能力；　　5、抗磨损或抗振动能力；　　6、安装及限制要求等。
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发布时间：2022-12-09 11:35 阅读量：2270 继续阅读>>
<span style='color:red'>热电偶</span>温度传感器基本原理及结构形式是什么
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热电偶温度传感器基本原理及结构形式是什么

　　热电偶能够将热能直接转换为电信号，并且输出直流电压信号，使得显示、记录和传输都很容易。采用耐高温导热性能好的材料和先进工艺，热响应快，测量温度范围宽，长期工作的稳定性好，便于远距离、多点、集中测量和自动控制。下面Ameya360电子元器件采购网将主要对热电偶温度传感器基本原理及结构形式进行简要分析，供大家参考。　　热电偶温度传感器的工作原理　　两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿 端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。　　热电偶温度传感器的结构形式　　常用热电偶传感器的基本结构形式是热电偶的结构形式有普通热电偶、铠装热电偶和薄膜热电偶等。　　1、普通热电偶：普通热电偶在工业上普遍使用，它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。普通热电偶按其安装的连接形式可分为因定螺纹连接方式、固定法兰连接方式、活动法兰连接方式、无固定装置等多种形式，而光电开关的形式也较为繁多。　　2、铠装热电偶：铠装热电偶又称为套管热电偶。它是由热电极、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。它的特点是可以做得又细又长，使用时根据需要能够任意弯曲变形。铠装热电偶的主要优点是测温端热惯性小，动态响应快，机械强度高，寿命长，可安装在结构复杂的装置上，被广泛应用在各种工业生产中。　　3、薄膜热电偶：薄膜热电偶是利用真空蒸镀、化学涂层等工艺，将热电偶材料沉积在绝缘基片上，从而形成一层很薄的金属薄膜。热电偶测量端非常薄，因而它的热惯性小，反应速度快，常用于测量瞬间变化的表面温度和微小面积上的温度变化。其测温范围为-200-300度。　　热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：　　1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；　　2：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；　　3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
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发布时间：2022-12-07 09:49 阅读量：1727 继续阅读>>

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