PDF《Keysight Technologies》

5 | Keysight | 实际温度量测―应用说明 此电路仍可提供较精准的量测,前提 是电压表的高低两端(J3和J4)作用 方向相反(参见图7). 如果两个前面板连接端的温度不一 致,则可能发生错误.为了获得更精 准的量测,请延长铜电压表的导线, 进而在等温(相同温度)块(参见图8) 上进行铜对铁的连接. 等温块是电绝缘体,同时也是良好的 热导体,可以让J3和J4保持相同的 温度.由於两个铜对铁接面作用方向 相反,因此等温块的绝对温度并不重 要.我们仍可得出: V = α(TJ1 C TREF) 参考电路 图8的电路可提供精准的读数,但如果 可以去掉冰浴,结果会更精准. 让我们将冰浴换为另一个等温块(参 见图9a和9b). 新的等温块处於参考温度TREF下,而 且因为J3和J4仍在相同的温度下,所 以我们可再次得出: V = α(T1 C TREF) 藉由结合两个等温块(参见图9b), 我们可实现这一步. 我们未改变输出电压V,现在仍是: V = α(TJ1 C TREF) 接著,我们导入中间金属定律(参见 附录A)以消除多余的接面.此经验法 则确定了第三种金属(此案例为铁) 这样的电路仍不够方便,因为我们必 须连接两个热电耦.藉由结合铜对铁 接面 (J4) 和铁对铜接面 (JREF),我 们可去掉多余的负极 (LO) 导线中的铁 丝线. 图7:接面电压消除 图8:移除数位电压表端子接面 图9a:去除冰浴 图9b:结合等温块

6 | Keysight | 实际温度量测―应用说明 插入热电耦的两种不同金属之间时,接 面不会对输出电压造成影响,前提是第 三种金属所形成的两个接面温度一致 (参见图10). 此结论非常有用,因为在LO导线中完 全无需使用铁 (Fe) 丝线(参见图11). 我们再次得出V = α(T1 C TREF) 式中α 是铁对铜热电耦的Seebeck系数. 接面J3和J4位於冰浴中.此时,这两 个接面已成为参考接面. 我们可继续进行下一个逻辑步骤的操 作:直接量测等温块的温度(参考接 面)并将该资料用於计算未知温度TJ1 (参见图12). 图10: 中间金属定律 图11 :等效电路 图12:外部参考接面 - 无冰浴 热敏电阻的阻值RT是一个温度函数, 我们可利用它来量测参考接面的绝对 温度.根任驴榈纳杓,接面J3和J4以及热敏电阻均被视为处於同一温 度下.透过数位万用电表 (DMM),我 们可以: 1.量测RT以获得TREF并将TREF转为其 等效参考接面电压,VREF. 2.量测V并新增VREF 以获得V1并将V1转为 温度TJ1. 此步骤由於依靠仪器的软体或电脑来 补偿参考接面的影响,因此被称为软 体补偿.等温块端子温度感测器可以 是具有与绝对温度成比例特性的任何 装置:RTD、热敏电阻或积体电路感 测器.

7 | Keysight | 实际温度量测―应用说明 此操作透过一个以上热电耦元件的等温 参考接面实现(参见图13).中转扫 描器将电压表依次连接各热电耦.无论 您选择何种类型的热电耦,所有电压表 和扫描器的电线均为铜质.事实上,只 要我们t解各个热电耦的类型,就可以 在相同的等温连接块(通常被称为温区 框)上对热电耦类型进行混合使用,并 在软体中作出对应的修改.连接块温度 感测器RT位於连接块中心位置,以便 将由於热梯度造成的错误降至最少. 这里引出了一个合理的疑问:如果 我们已经有可以量测绝对温度的装 置(如RTD或热敏电阻),为什麽还 要多此一举的使用需要参考连接补偿 的热电耦?答案的关键是,热敏电 阻、RTD和积体电路传感器都只能在 特定的温度围内使用.而热电耦则 可以在更大的温度围下使用,并且 透过最佳化以用於各种环境.其比热 敏电阻更坚固耐用, 事实上,热电耦通常透过焊接的方式 连接金属部件,或以螺钉固定.它们 可以透过焊接现场组装.简而言之, 热电耦是更通用的温度传感器,而且,由於参考补偿和软体电压-温度转 换都是由量测系统执行,热电耦的使 用更简化到只需连接几条电线即可. 当我们需要监控大量的资料点时,热 电耦量测显得尤为方便. 软体补偿是热电耦量测时最通用的技 术.在相同的区块上连接了大量的热 电耦,扫描器则完全使用铜导线,因 此无论选用的热电耦类型如何,所采 用的技术都不受影响.此外,当使用 具有内建温区框的资料撷取系统时, 我们只需像连接测试导线一样连接热 电耦即可.所有转换均由仪器软体执 行.其缺点在於需要另外留出少量的 时间来计算参考接面的温度.为了获 得最高速度,我们可以采用硬体补偿 的方法. 图13:切换多种热电耦类型