热电偶的连接和补偿电路设计

热电偶是最常用的温度传感器，其原理是两种不同金属的结合点要产生随温度变化的电压。由于连接热电偶与数据采集板（DAQ）的引线要引起所谓的参考连接（reference junc-tion）或冷端连接（cold junction），这种连接如同热电偶一样也要产生输出电压——即所谓的参考电压（reference-junction voltage）或冷端电压（Cold-junction voltage）。这样，连接到DAQ板的热电偶如图4-14所示，包括了热电偶输出电压和冷端电压两部分。补偿冷端电压的方法就是所谓的冷端补偿（cold-junction compensation）。

图4-14 连接到DAQ板的热电偶

显然，冷端补偿成了热电偶测量中的首要信号调理任务。常用的冷端补偿方法有硬件补偿和软件补偿。硬件补偿是用一种特殊电路产生适当的电压来抵消冷端电压。因此，每种热电偶必须有可在所有环境温度下正常工作的专用补偿电路。这样的补偿电路是非常昂贵的，所以通常采用软件方法进行温度补偿。(www.xing528.com)

软件补偿的原理是用另外一个温度传感器直接测量冷端环境温度，并根据标准的热电偶表或多项式通过软件计算出所需的补偿电压，然后将测量电压（V_meas）和补偿电压（V_comp）相加，再用标准的热电偶多项式或查表法将补偿后的电压（V_meas+V_comp）换算成温度值。

热电偶的灵敏度大约只有7～50μV/℃，属于低灵敏度传感器，因此，通常需要低噪声、高增益的前置放大。对于高精度的温度测量领域，一般选用16位垂直精度的DAQ板进行数据采集。