数字仪表设计-复合式数字温度计

一、 前言：

在2003年SARS及前几年H1N1的虐起，让全球开始注意个人体温的量测，也让温度计厂商赚来不少生意。而数字温度计依量测方式不同，可分成直接碰触式与非接触感应式。

直接碰触式最常见的温度传感器有四种：

1. 热电偶温度传感器(Thermocouple Sensor)

2. 热敏电阻(Thermistor)

3. 电阻式温度传感器(Resistance Temperature Detectors;RTD)

4. IC集成电路式

非接触式最常见的温度传感器有两种：

1. 热电堆温度传感器(Thermopile Sensor)

2. 焦电式温度传感器(Pyroelectric/Passive Infrared sensor, PIR sensor)：通常应用在人体感应

在工业中直接碰触式温度量测，常见的有电阻式及热电偶温度传感器，此类精确度高、量测范围大、量测面积小，但并不是每件东西都适合直接碰触量测温度，如：具有腐蚀性溶剂、无法太靠近或无法立即量测(直接碰触式需要传导时间)，所以就会采用热电堆温度传感器。本文将介绍纮康科技HY11P14混合信号处理器(Mixed-Signal Microcontroller)，实现热电偶及热电堆温度传感器的多种温度传感器量测复合设计。

二、 系统设计分析与考虑：

不管是热电偶或是热电堆温度传感器，都是利用两个不同金属材质相接后产生西贝克效应(Seebeck Effect)电压。当传感器在环境温度与待测温度一样时，则热电压为零，通常会用另一个较低温的传感器，感应热电温度传感器的环境温度，并反推加上热电温度传感器对应电压，则加上接点电压称为冷接点补偿(Cold-Junction Compensation)。

热电偶式传感器在ITS-90 (International Temperature Scale of 1990.)规范，定义很多种不同金属材质相接组合，其产生电压及量测范围也不同;如下表：

每一个具有温度的物质都会放射出红外线的热幅射量，而此幅射量乃是由物质的温度高低所控制决定。当温度高的物质所幅射出的红外线能量就会越高，红外线能量与物质温度成正比。此外每个物质的放射率也有所不同，所以在量测时需乘上放射率的系数。