热电偶、热电效应和热电效应原理
图1
热电偶种类
图2
S、R、B型热电偶
K、N、E、J、T型热电偶
表1
补充：N型热电偶克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在300~500℃间，由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800℃左右，由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。
热电偶的优缺点
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。
1.信号调理复杂：将热电偶电压转换成可用的温度读数必须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精确性外，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。绞合的热电偶线对可能大幅降低磁场耦合。使用屏蔽电缆或在金属导管内走线和防护可降低电场耦合。测量器件应当提供硬件或软件方式的信号过滤，有力抑制工频频率（50 Hz/60 Hz）及其谐波。
热电偶和热电阻的选择要素
冷端补偿
1.热敏电阻：响应快、封装。但要求线性，精度有限，尤其在宽温度范围内。要求激励电流，会产生自发热，引起漂移。结合信号调理功能后的整体系统精度差，只适合测量精度低、低成本的应用场合。
2.电阻式温度测量器（RTD）：RTD相比热敏电阻，更佳精确、稳定且特性线性，但封装尺寸和成本，相对热敏电阻高。因为需要良好匹配的激励源和采样电路，所以设计相对更复杂，需要的外围器件更好。用RTD作为冷端补偿的热电偶测量系统，通常对系统级精密度要求更高。
3.集成式温度传感器：集成温度传感器是一种以半导体工艺制成的集成式测温元件。通过半导体工艺技术，将测温等模拟单元获得的信息数字化输出，高集成度，可获得远低于1°C的系统级精度。外围电路设计简单，可直接和MCU进行通讯，同样针对高精度热电偶采集系统的冷端补偿方案，使用和设计都最为简单。
集成式温度传感器ADT7320
图3
ADI可提供的热电偶测量之模拟前端
图4
图5
ADI可提供的热电偶测量之集成方案篇
图6
