温度丈量运用中有多种类型的传感器，热电偶是最常用的一种，可广泛用于轿车、家庭等。与电阻式温度检测器（RTD）、热电调节器、温度检测集成电路（IC）比较，热电偶能够检测更宽的温度规模，具有较高的性价比。别的，热电偶的鲁棒性、可靠性和快速呼应时刻使其成为各种作业环境下的首选。当然，热电偶在温度丈量中也存在一些缺陷，例如线性特性较差。除此之外，RTD和温度传感器IC能够供给更高的灵敏度和精度，能够很理想地用于精确丈量体系。热电偶信号电平很低，常常需求扩大或高分辨率数据转化器进行处理。假如扫除上述问题，热电偶的低价位、易运用、宽温度规模能够使其得到广泛运用。
热电偶与冷结点补偿
热电偶是差分温度丈量器材，由两段不同的金属线构成，一段用作正结点，另一段用作负结点。表1列出了四种最常用的热电偶类型、所用金属以及对应的温度丈量规模。热电偶的两种不同金属线焊接在一起后构成两个结点，如图1a所示，环路电压是两个结点温差的函数。这运用了Seebeck效应，一般描绘为热能转化为电能的进程。Seebeck效应与Peltier效应相反，PelTIer效应为电能转化成热能的进程，典型运用有热电致冷器。如图1a所示，丈量电压VOUT是检测结点（热结点）结电压与参阅结点（冷结点）结电压之差。由于VH和VC是由两个结的温度差发生的，VOUT也是温差的函数。份额因数α对应于电压差与温差之比，称为Seebeck系数。
表1：几种常用的热电偶类型。
图1：a. 环路电压由热电偶两个结点之间的温差发生。b. 常见的热电偶装备由两条金属线衔接在一结点，每条线的开路结点与铜恒温线衔接。
图1b所示是一种最常见的热电偶运用。该装备中引入了第三种金属（中心金属）和两个额定的结点。本例中，每个开路结点与铜线电气衔接，这些连线为体系添加了两个额定结点，只需这两个结点温度相同，中心金属（铜）不会影响输出电压。这种装备答应热电偶在没有独立参阅结点的条件下运用。VOUT仍然是热结点与冷结点温差的函数，与Seebeck系数有关。但是，由于热电偶丈量的是温度差，为了确认热结点的实践温度，冷结点温度有必要是已知的。冷结点温度为0℃（冰点）时是一种最简略的状况，假如TC=0℃，则VOUT=VH。这种状况下，热结点丈量电压是结点温度的直接转化值。美国国家规范局（NBS）供给了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应联系的查找表，一切数据均依据0℃冷结点温度。运用冰点作为参阅点，经过查找恰当表格中的VH能够确认热结点温度。
在热电偶运用初期，冰点被当作热电偶的规范参阅点，但在大多数运用中取得一个冰点参阅温度不太实践。假如冷结点温度不是0℃，那么，为了确认实践热结点温度有必要已知冷结点温度。考虑到非零冷结点温度的电压，有必要对热电偶输出电压进行补偿，即所谓的冷结点补偿。
挑选冷结点结温丈量器材
为了完成冷结点补偿，有必要确认冷结点温度，这能够经过任何类型的温度检测器材完成。在通用的温度传感器IC、热电调节器和RTD中，不同类型的器材具有不同的优缺陷，需求依据详细运用进行挑选。关于精度要求十分高的运用，经过校准的铂RTD能够在很宽的温度规模内坚持较高精度，但其本钱很高。精度要求不是很高时，选用热敏电阻和硅温度传感器IC能够供给较高的性价比，热敏电阻比硅IC具有更宽的测温规模，而温度传感器IC具有更高的线性度，因而性能目标更好一些。批改热敏电阻的非线性会占用较多的微控制器资源。温度感应IC具有超卓的线性度，但测温规模很窄。
因而，有必要依据体系的实践需求挑选冷结点温度丈量器材，需求细心考虑精度、温度规模、本钱和线性目标，以便得到最佳的性价比。
查找表办法
一旦你建立了一种冷结点补偿的办法，补偿输出电压有必要转化成相应的温度，一种简略的办法是选用来自NBS的查找表。用软件完成查找表需求存储器来存储，但是在需求接连不断地进行测验时，这些表供给了一种快速和精确的处理方案。两种用于将热偶电压转化成温度的其他办法需求不仅仅是查找表，这两种办法是：运用多项式系数的线性近似值和热电偶输出信号的模仿线性化。
软件线性值很盛行，这是由于除了预先界说了的多项式系数以外，不需求存储。这种办法的缺陷是与多阶多项式（mulTIple-order polynomial）相关的处理时刻问题。关于更多阶的多项式，处理时刻进一步添加。关于需求屡次多项式的温度丈量运用来说，查找表或许比线性近似值办法更有用且更精确。
在软件用来完成丈量电压到温度（除了手动查找查找表以外）的转化之前，人们一般选用模仿线性化办法。这种依据硬件的办法运用模仿电路来批改热偶呼应的非线性。其精确性决定于选用近似批改的阶数。这种办法仍然广泛运用在那些接纳热偶信号的万用表中。
运用电路
下面评论了三种运用硅传感器IC进行冷结点补偿的典型运用，三个电路均用来处理温度规模较窄（0℃至+70℃和-40℃至+85℃）的冷结点温度补偿，精度在几个摄氏度以内。第一个电路在邻近冷节点的当地选用了一个温度感应IC来确认其温度；第二个电路包括一个远结点二极管温度检测器，由衔接成二极管的晶体管（直接衔接到热电偶的衔接头）为其供给测验信号；第三个电路中的模/数转化器（ADC）内置冷结点补偿。一切三个电路均选用K型热电偶（由镍铬合金和镍基热电偶合金组成）进行温度丈量。
1. 典型运用一
图2所示电路中，16位ADC将低电平热电偶电压转化成16位串行数据输出。集成可编程增益扩大器有助于改进A/D转化的分辨率，这关于处理热电偶小信号输出十分必要。温度检测IC接近热电偶接头装置，用于丈量冷结点邻近的温度。这种办法假定IC温度近似等于冷结点温度。冷结点温度传感器输出由ADC的通道2进行数字转化。温度传感器内部的2.56V基准节省了一个外部电压基准IC。
图2：本地温度检测IC（MAX6610）确认冷结点温度。热电偶和冷结点温度传感器输出电压由16位ADC（MAX7705）转化。
作业在双极性形式时，ADC能够转化热电偶的正信号和负信号，并在通道1输出。ADC的通道2将MAX6610的单结点输出电压转化成数字信号，供给给微控制器。温度检测IC的输出电压与冷结点温度成正比。为了确认热结点温度，需首要确认冷结点温度，然后经过NBS供给的K型热电偶查找表将冷结点温度转化成对应的热电电压（thermoelectric voltage）。将此电压与经过PGA增益校准的热电偶读数相加，最终再经过查找表将求和成果转化成温度，所得成果即为热结点温度。
表2列出了温度丈量成果，冷结点温度改变规模：-40℃至+85℃，热结点坚持在+100℃。实践丈量成果的精度在很大程度上取决于本地温度检测IC的精度和烤箱温度。
表2：丈量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度规模：-40℃至+85℃，热结点温度坚持在+100℃。
2. 典型运用二
图3所示电路中，远结点温度检测IC丈量电路的冷结点温度，与本地温度检测IC不同的是IC不需求接近冷结点装置，而是经过外部衔接成二极管的晶体管丈量冷结点温度。晶体管直接装置在热电偶接头处。温度检测IC将晶体管的丈量温度转化成数字输出。ADC的通道1将热电偶电压转化成数字输出，通道2没有运用，输入直接接地。外部2.5V基准IC为ADC供给基准电压。
图3：远结点二极管接近冷结点装置检测温度。MAX6002为ADC供给2.5V基准电压。
表2、3列出了温度丈量成果，冷结点温度改变规模：-40℃至+85℃，热结点坚持在+100℃。实践丈量成果精度在很大程度上取决于远结点二极管温度检测IC的精度和烤箱温度。
表3：丈量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度规模：-40℃至+85℃，热结点温度坚持在+100℃。表中的热结点丈量值经过补偿。
3. 典型运用三
图4电路中的12位ADC带有温度检测二极管，温度检测二极管将环境温度转化成电压量，IC经过处理热电偶电压和二极管的检测电压，计算出补偿后的热结点温度。数字输出是对热电偶测验温度进行补偿后的成果，在0℃至+700℃温度规模内，器材温度差错坚持在±9LSB以内。尽管该器材的测温规模较宽，但它不能丈量0℃以下的温度。
图4：集成了冷结点补偿的ADC，将热电偶电压转化为温度，无需外部元件。
表4是图4所示电路的丈量成果，冷结点温度改变规模：0℃至+70℃，热结点温度坚持在+100℃。
表4：丈量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度规模：0℃至+70℃，热结点温度坚持在+100℃。表中的热结点丈量值是电路供给的十进制数字。
