9、物理量典型传感器：热与电磁测量的技术解析

物理量典型传感器：热与电磁测量的技术解析

1. 热学量传感器

1.1 热电偶信号处理电路

热电偶信号处理电路在温度测量中至关重要。典型的单片热电偶信号处理电路，如用于J型热电偶的AD594和AD596电路，以及用于K型热电偶的AD595和AD597电路，能实现高达0.5%的温度测量精度。现代的AD8496和AD8497电路专为J型和K型热电偶设计，输出电压变化为5 mV/°C，还具备热电偶参考端温度波动的温度补偿功能。而LTC 298x系列的通用电路，可实现电阻和半导体温度传感器（包括热电偶）的两线和四线连接，除了24位Δ - Σ A/D转换器外，还包含内部EPROM存储器，能以高达0.1 °C的精度对温度传感器的转换特性进行数字线性化。

1.2 非接触式温度传感器

非接触式温度测量通常使用高温计，其工作原理是测量温度高于绝对零度（ - 273 °C）的物体所发射的辐射能量。绝对黑体在1平方米面积上1秒内的辐射能量由斯特藩 - 玻尔兹曼定律确定：
[E = \epsilon \cdot \sigma \cdot \Theta^4]
其中，(\epsilon)是被测物体的发射率，(\Theta)是其绝对温度，(\sigma = 5.67 \times 10^{-8} W \cdot m^{-2} \cdot K^{-4})是斯特藩 - 玻尔兹曼常数。物体的发射率不仅取决于温度，还与物体表面的颜色和类型有关。

常见材料的发射率如下表所示：
| 材料 | 发射率 | 材料 | 发射率 |
| — | — | — | — |
| 氧化青铜（200 °C） | 0.61 | 氧化铜（130 °