【導(dǎo)讀】在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量中，熱電偶的應(yīng)用極為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點。另外，由于熱電偶是一種無源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。

熱電偶測溫易受冷端溫度的干擾，所以需在PCB布板和結(jié)構(gòu)上合理的設(shè)計才能消除干擾。熱電偶的物理特性決定了，它和其它的傳感器測溫不一樣，熱電偶只能檢測溫度差，是需要冷端的溫度作為參考的，冷端溫度的檢測是否可靠，直接影響熱電偶測溫的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。那么，這個冷端的設(shè)計就顯得尤為重要。所以，一個高性能的熱電偶測溫，不是只要有一個好的電路方案就夠了。

如何保證冷端溫度精度

熱電偶線與測量電路連接的端為熱電偶的冷端（參比端），冷端的溫度作為參考溫度，對其檢測的精準(zhǔn)性直接影響了整個測溫方案的精度。常規(guī)冷端溫度的檢測一般采用鉑電阻、NTC、數(shù)字測溫芯片等，冷端溫度的檢測越接近真實的冷端溫度，熱電偶整體的測溫精度也就越高。那么，在相同的冷端檢測方案下，如何讓冷端的檢測溫度接近真實冷端溫度呢？方法其實不難，通過調(diào)整PCB布局便可輕易達(dá)到。

PCB布板要點：

●   冷端溫度檢測傳感器要靠近熱電偶冷端的位置放置，在電氣耐壓間距允許的情況下，越近越好；

●   冷端溫度檢測傳感器和冷端的連接點處要盡可能的增加鋪銅面積，不僅可以將真實冷端溫度與數(shù)字測試芯片檢測的溫度拉到同一水平，還能降低因環(huán)境溫度變化帶來的干擾；

●   熱電偶冷端連接處的鋪銅區(qū)與檢測電路的鋪銅區(qū)要完全隔離開，避免檢測電路產(chǎn)生的熱量通過鋪銅傳遞到冷端。

如何保持冷端溫度穩(wěn)定

在熱電偶溫度采集過程中，環(huán)境溫度穩(wěn)定也非常重要。由于冷端傳感器并不是直接通過電氣連接的方式來檢測真實冷端的溫度，當(dāng)真實冷端處在溫度分布不均的空間環(huán)境下，冷端傳感器檢測的溫度與冷端的實際溫度之間是有較大偏差的，這就導(dǎo)致熱電偶產(chǎn)生了極大的測溫偏差，在環(huán)境相對惡劣的情況下甚至?xí)a(chǎn)生2℃以上的測溫偏差，如帶有散熱風(fēng)扇的機(jī)柜，其風(fēng)扇產(chǎn)生分布不均的風(fēng)速嚴(yán)重影響冷端溫度的檢測。那么我們?nèi)绾伪３汁h(huán)境溫度相對穩(wěn)定呢？

在熱電偶冷端位置設(shè)計一個金屬結(jié)構(gòu)件，以降低環(huán)境的干擾，同時還可將多通道的冷端溫度拉到同一溫度線。

結(jié)構(gòu)件設(shè)計要點：

●   熱電偶測溫電路板的兩面增加類似于保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)件，選用常規(guī)塑膠的即可，對精度要求比較高的，可以選用導(dǎo)熱率高的金屬結(jié)構(gòu)件，實際測試塑膠件和金屬件對精度影響差別不大；

●   結(jié)構(gòu)件要具有一定的氣密性，空氣中的氣流不能輕易透過電路板，尤其是冷端；

●   結(jié)構(gòu)件是金屬類的：需要在結(jié)構(gòu)件與冷端之間增加導(dǎo)熱率高的絕緣材料；

●   結(jié)構(gòu)件是塑膠類的：結(jié)構(gòu)件與冷端之間需要留有一定空間，不要與之接觸。

綜上所述，想要提高熱電偶測溫性能，除了有一個好的電路方案，還需要合理的PCB布板和結(jié)構(gòu)。