许多工业和医疗应用要求温度测量精度为±1°C或更高，在很宽的温度范围（-270°C至+ 1750°C）内以合理的成本执行，并且通常功耗低。本文介绍了基于精密Δ-Σ模数转换器（ADC）的经济高效，便携式，高分辨率数据采集系统（DAS）的设计。它还提供了用于实现标准化线性化计算算法的公式和软件，以准确覆盖这个宽温度范围，同时确保可重复的测量。 

这个由两部分组成的系列介绍了基于精密Δ-Σ模数转换器（ADC）的经济高效，便携式，高分辨率数据采集系统（DAS）的设计。

热电偶计算概述

在本系列的第1部分2，我们解释，热电偶产生的电压/电荷（V OUT），并且不需要任何电压或电流激励。熟悉该技术的读者可以跳到下一部分。

V OUT是由两种不同金属产生的温差 - （T JUNC - T COLD）的函数。差异是由于金属1和金属2的不同电势以及施加在它们上的温度梯度。3 NIST ITS-90热电偶数据库4为大多数实用的金属1和金属2组合定义了此V OUT功能，并根据V OUT测量值计算相对温度T JUNC。重要的是要强调T JUNC只是相对于冷端的相对温度（T COLD）。要查找绝对温度（以°C，°F或K为单位），必须单独测量T COLD温度：

Tabs = T JUNC + T COLD （等式1）

其中：

Tabs是热结的绝对温度; 

T JUNC是热结与冷参比结的相对温度; 

T COLD是参考冷端的绝对温度。

请注意，T JUNC和T COLD温度测量必须以相同的单位（即，°C，°F或K）生成。

公式1规定热电偶测量需要热结的V OUT精度测量，以及用于冷端温度测量的精确互补传感器5。

准确性和分辨率

可以使用简化的线性化算法完成热电偶温度计算。绝对温度近似计算如下：

标签=（E + Ecj）/ k （等式2）

其中：

E是测得的热电偶输出，单位为mV; 

标签是热电偶的绝对温度，单位为°C; 

Ecj是以mV为单位的冷端热电偶等效输出，通过使用独立测量的冷端温度和ITS-90热电偶数据库表计算得出; 

k是热电偶的平均灵敏度。

虽然线性化方法可以大大减少计算量和复杂性，但它也可能产生大的温度测量误差。例如，在K型热电偶中，通过公式2的线性近似在较窄的-50°C至+ 350°C温度范围内仅允许1°C至4°C的精度。在+ 1000°C时，计算误差可能达到7°C左右，而在-100°C时，误差可能在13°C左右。（见表2）。大误差的根本原因可以追溯到非线性，如图1所示。

温度范围（°C）	-200到0	0到500	500至1372
电压范围（V INT，mV）	-5.891	20.644	34.242
分辨率（°C / NFR）	-0.1277	0.0911	0.0871

温度 - Fluke 724（°C）	温度 - 热电偶GUI（°C）	温度误差与校准器（°C）	温度由线性方程（°C）计算
-200	-200.2	-0.2	-143.6
-100	-100.4	-0.4	-86.62
-50	-50.4	-0.4	-46.01
0	-0.3	-0.3	0.05
20	19.7	-0.3	19.68
100	99.7	-0.3	99.96
200	199.8	-0.2	198.69
500	499.9	-0.1	503.7
1000	1000.4	0.4	1006.92
1300	1300.9	0.9	1278.4