资料采取DAQ-温度讯号采取篇

温度传感器相关讯号处理需求

1.      热电偶冷接点补偿

要测量热电偶的Seebeck 电压，你不能直接将热电偶连接到电压计或其它测量系统上，因为将热电偶的导线连接到量测系统会产生额外的热电电路。

以上图所示的电路为例，一个J型热电偶放在烛火中，你想要测量其温度。两条热电偶导线分别连接至DAQ 装置的铜引线上。注意整个电路中包括三个不同的金属接点──J1、J2，及J3。J1是热电偶接点，产生与烛火温度成比例的Seebeck电压。J2 和J3 各自拥有自己的Seebeck 系数，并且各自产生与DAQ

端子的温度成比例的热电电压。要判断来自J1 的电压，你必须知道接点J2 和J3 的温度，以及这些接点的电压与温度的关系。然后你可以从接点J1量得的电压中，减去附生在J2和J3接点的电压。
热电偶需要某种形式的温度参照，以补偿这些不必要的附生「冷」接点。最常用的方法是使用直接读取温度计测量参考接点的温度，再减去附生接点电压。这个程序称为冷点补偿(cold-junction compensation)。

你可以利用一些热电偶的特性，简化冷点补偿的计算。利用热电偶中间金属定律(Law of Intermediate Metals)，以及做一些简单的假设，就可以明白资料撷取系统测量得到的电压只和热电偶类型、热电偶电压，以及冷接点温度有关。事实上，测得的电压与测量引线及冷接点J2 和J3 的成份无关。根据热电偶中间金属定律，将任何类型的导线加入热电偶电路中，只要该导线的两端位于同样的温度，或等温，对于输出就没有影响。

2.      RTD或热敏电阻的电流驱动

RTD或热敏电阻皆为被动元件，你需要由外部输入一个高度稳定的恒定电流。依欧姆定律可随电阻变化输出相应电压变化供量测。此恒定电流不可过大，避免造成自我加热影响量测结果。

3 线／4线式连接(RTD或热敏电阻)

单纯的2线式连接，容易受到导线电阻的变化而影响量测结果。建议可采用3 线／4线式连接以扺消导线电阻引起的误差

4. 噪讯滤波

传感器与连接导线所在环境有重电力线或设备存在，可能会感应出50/60hz 的电力讯号而对微弱的量测讯号造成干扰，增加对50/60hz 带拒滤波处理有助于量测讯号的稳定。

5.      高增益讯号放大

热电偶讯号通常大小都仅在数mV等级，因此需透过高增益讯号放大器扩大讯号以得到较精确的量测

2.      实际资料撷取作业

在此我们准备了K型热电偶与RTD，以NI9219 这张卡来实作。9219己内建上述所需各种讯号处理能力，让我们可以轻松的来进行温度的资料撷取作业

1.      接线方式

热电偶的接续方式

RTD的接续方式

参照9219手册中对于端子6个脚位的说明来接线

这里我们以一台小型电暖器为试验对象。按装了一只热电偶在出风口内，三只RTD分别在出风口10cm处及机体左右两侧。

2.      程序方块图

基本上整个程序和之前电压量测非常相似，不同处在于通道参数API的选择与相应参数的输入。例如热电偶需要指定使用的热电偶型号，选择使用内建冷接点补偿，RTD需设定驱动电流，以及是否启动电源讯号拒斥滤波等等。后面的取样参数／启动撷取／回收资料等程序就完全一样了

3.      实测结果

这里我们将传感器装在一个小型电暖器上量测。从冷机状态启动运转十分钟左右，再关机自然冷却十分钟左右。通道的组态是ch0 为K型热电偶，ch1-3为RTD。启动60hz电源频率拒斥，取样速率是8S/s ，并注解各通道的代名称。图表曲线分别在两组scale上，高温的20-200 (加热体与风口10CM)与低温20-60度(机体左右侧)。可以从一开始冷机状态约25度左右，到启动后十分钟加热体温度约在160度，风口10CM处有接近100度，而机体左右也慢慢上升到约46度。200秒处左右的温度下降是因为不慎移动了传感器所致。关机后风口10CM处温度就迅速下降，加热体因风扇停止运转而有短暂的热量累积使温度再稍微上升，但随后也开始慢慢下降。

好的，用单片机+MAX8****芯片做过，芯片集成冷端补偿，芯片和单片机通过SPI总线通讯