无论环境如何，都要获得高精度、多通道的温度测量

       尽管温度测量是许多应用程序的共同要求，但开发人员在确保高度准确的结果方面面临着巨大的挑战。克服这些挑战常常导致复杂的设计和扩展的设计周期，但是新设备正在降低复杂性。

　　本文简要讨论了与开发精确解决方案相关的温度测量要求和挑战。文章接着介绍了线性技术LTC2986-1温度传感器，描述了它如何应对这些挑战，并通过展示开发人员如何在典型的应用中利用包括热电偶、RTDs和热敏电阻在内的各种温度传感器来利用这些特性。

　　在建立健壮的温度测量系统时，设计者利用各种传感器类型来满足他们对成本、精确度和温度范围的具体要求。在传感器类型中,热电偶是常用在严酷的环境下与他们的能力来衡量温度低至-265°C到-265°C。

　　热电偶产生一种电压，它是指尖与冷端之间温差的函数，这是用来制造热电偶的两根电线的末端。因此，总体测量精度取决于对热电偶电压和冷结的精确测量。

　　当热电偶由于Seebeck效应而产生电压梯度时，其他常见的温度传感器，包括电阻温度探测器(RTDs)、热敏电阻、甚至二极管，都需要激发电流来产生与温度相关的电压输出。作为电阻器件，RTDs和热敏电阻进一步要求在串联励磁电流源的情况下，对电阻进行精确测量。该感应电阻器通过电阻率装置建立一个电阻网络来测量传感器上的电压。最后，对于每种类型的传感器，开发人员需要应用合适的方法来将测量的结果转换成线性化的温度数据，使用查找表或方程。

　　除了处理传感器外，在保证温度测量系统的正常运行方面，开发人员还面临多项挑战。温度传感器通常放置在工厂、商业环境、建筑物和住宅的恶劣环境中，无论应用程序要求在空气或流体流动中测量温度梯度的能力。在工业应用中，传感器和测量系统输入之间的长电缆会使它们暴露在电子噪音、损耗和外部电压源中，从而损坏传感器和测量系统。

　　工程师们采用多种方法来处理影响温度测量系统性能的各种因素。随着越来越多的温度传感器需求的增长，传统的方法通常会导致更大的设计复杂性，从而增加部署和维护成本。线性技术LTC2986-1解决了这些挑战，从多个传感器提供精确的温度测量，并在开发人员的努力下做出最小的努力。

　　为简化设计，线性技术LTC2986-1是一个多通道温度测量系统，内置支持大多数传感器类型，包括热电偶、RTDs、热敏电阻、二极管和有源模拟温度传感器。因为这个设备集成了完整的信号路径,转换,线性化,和其他功能,开发人员可以实现高精度温度测量的设计与一些额外的组件温度传感器本身之外(图1)。虽然早期成员等系列线性技术LTC2984提供更多的输入通道,LTC2986-1提供额外的操作模式,使独特的解决方案,提高精度如下所述。

　　线性技术LTC2986-1。

　　图1:设计师可以将多种温度传感器连接到线性技术LTC2986-1，它提供10个输入通道、可编程的电流源、内置的线性化表和故障检测能力。(图片来源:凯利讯半导体)

　　对高压、热敏电阻和二极管时,设备自动生成励磁电流在规定水平,措施产生的感应电压,并生成一个线性化导致°C或°F。LTC2986-1是预编程的，用于大多数RTDs和热敏电阻的转换和线性化数据。类似地，该设备为几乎所有标准热电偶配置，并支持使用RTDs、热敏电阻、二极管或有源模拟温度传感器的冷连接补偿。对于温度测量，该装置自动解决了将热电偶输出电压和冷结测量转换为有用的温度读数所涉及的多项式方程。对于更一般的转换需求，开发人员可以使用LTC2986-1的模拟-数字转换器(adc)来执行单端或差压测量，生成原始电压结果或使用可编程查找表转换结果。

　　除了工业标准设备的数据，该设备还可用于定制的RTDs、热电偶、二极管、主动传感器和热敏电阻。对于自定义设备，开发人员使用一个包含64个数据点的查找表来加载内存，这些数据点代表传感器输出值和温度。对于定制的热敏电阻，开发人员也可以直接将设备加载到由热敏电阻制造商提供的6个Steinhart-Hart系数中。与标准传感器的内置数据一样，该设备使用这些自定义系数和查找表来进行转换过程中最后的温度插补以及软故障检测(图2)。

　　线性技术LTC2986-1的图形可以使用开发人员创建的查找表。

　　图2:线性技术LTC2986-1可以为自定义设备使用开发人员创建的查找表，当输入值超出提供的输入数据范围时，自动生成错误。(图片来源:凯利讯半导体)

　　对于转换过程，该设备使用多个周期来提供更高的精度。在正常运行中，该装置使用两个转换周期来补偿在产生最终温度结果之前的偏移误差和噪声。开发人员还可以在三周期模式下使用该设备，这为较慢的测量提供了一些好处;在三周期模式下约251毫秒(ms)，而在双周期模式下约为167毫秒。

　　在三周期模式下，该装置可以通过在第一周期内产生电流脉冲来进行开路检测，其次是正常的双周期转换过程。如果该设备在随后的转换周期中检测到一个大的电压，它将设置一个状态位来报告一个严重的故障，这表明一个可能损坏的热电偶或电缆。此外，该设备能够报告许多不同的故障条件，超出了开放电路的硬故障(图3)。