使用數(shù)據(jù)采集器測(cè)試溫度是最常用的功能，幾乎占了百分之五十以上的應(yīng)用。在使用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)試時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生測(cè)量值不準(zhǔn)確的問題。
使用者經(jīng)常會(huì)有疑惑，為什么溫度測(cè)量值不穩(wěn)定，一直在變化？為什么溫度測(cè)量值明顯不對(duì)？
很有可能這是一個(gè)典型的共模電壓干擾問題。也就是說，由于共模電壓的存在，引起測(cè)量不穩(wěn)定，或者溫度測(cè)量值明顯錯(cuò)誤。
下面先簡(jiǎn)單介紹一下什么是共模電壓。
如下圖所示，在使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，熱電偶工作端和參考端的溫差會(huì)引起熱電偶輸入端產(chǎn)生一個(gè)溫差電壓。測(cè)量這個(gè)電壓，并經(jīng)過一些運(yùn)算就可以得到溫度值。這是在沒有干擾的理想情況下得到的測(cè)量結(jié)果。
在有些情況下，當(dāng)用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，熱電偶的工作端會(huì)存在一個(gè)交流電壓，這個(gè)電壓可能是幾十毫伏或者幾百毫伏甚至更高。這個(gè)電壓會(huì)對(duì)溫度測(cè)量產(chǎn)生很大的影響，造成測(cè)量不穩(wěn)定，或者溫度測(cè)量值明顯不對(duì)。
由于這個(gè)電壓是同時(shí)施加在熱電偶的兩個(gè)輸入端，因此稱之為共模電壓。
那么，這個(gè)共模電壓信號(hào)是從哪里來的呢？
下面兩種情況可能會(huì)在熱電偶兩端產(chǎn)生共模信號(hào)。
第一種情況如圖1所示。
當(dāng)使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，熱電偶可能會(huì)和被測(cè)的物體直接接觸。有些被測(cè)物體可能帶電，該電壓就直接施加在熱電偶上，從而產(chǎn)生了共模電壓。有時(shí)即使被測(cè)物體沒有和熱電偶直接接觸，但是由于濕度較大、溫度較高等環(huán)境的影響，熱電偶通過一個(gè)泄漏電阻接到了被測(cè)的物體，會(huì)產(chǎn)生同樣的問題。
第二種情況如圖2所示。
儀器使用的電源電纜是帶保護(hù)地線的三線插頭，如果插座的保護(hù)地線端沒有接地或者連接不良，此時(shí)電源電壓會(huì)泄漏到儀器的機(jī)殼和測(cè)量電路,機(jī)殼會(huì)帶電,泄漏電壓會(huì)傳導(dǎo)至熱電偶的輸入端，從而也產(chǎn)生了共模電壓。
有人可能會(huì)問，為什么會(huì)產(chǎn)生這么大的影響？?jī)x器應(yīng)該可以抑制掉這種共模信號(hào)呀！
儀器通常是有共模信號(hào)抑制能力的，這是儀器的重要指標(biāo)之一。一般儀器的共模抑制比是100dB以上，福祿克數(shù)據(jù)采集器的共模抑制比是120dB。120dB相當(dāng)于抑制了106倍。如果共模信號(hào)是1V，抑制后相當(dāng)于在輸入端有1微伏的信號(hào)。如果共模信號(hào)是100V，則相當(dāng)于在輸入端有100微伏信號(hào)，考慮到交流號(hào)會(huì)產(chǎn)生峰峰值的最大變化，這個(gè)共模信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生±140微伏的變化。
因此，綜合考慮儀器的共模抑制比和共模信號(hào)的幅值，在輸入端會(huì)產(chǎn)生幾百微伏的變化，這樣的信號(hào)對(duì)熱電偶測(cè)溫來說幾乎是致命的。會(huì)導(dǎo)致溫度測(cè)量不準(zhǔn)，測(cè)量數(shù)字不穩(wěn)定是情理之中的。
如何解決這個(gè)問題呢？這里提供以下幾個(gè)參考建議。
首先要盡量確保儀器工作電源是可靠接地的，從而保證儀器的機(jī)殼不帶電。同時(shí)被測(cè)的物體也是良好接地，消除從被測(cè)物體傳導(dǎo)過來的電壓，使測(cè)量?jī)x器不承受共模電壓。
如果被測(cè)物體無法做到良好接地，或者即使接地了也仍然具有相當(dāng)大的接地電壓，可以使用電池給儀器供電，使儀器處于完全的電氣浮動(dòng)狀態(tài)，儀器的電位隨輸入端電位變化，在被測(cè)物體和儀器之間不產(chǎn)生共模電壓。
比如在測(cè)量加熱爐時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)很有可能與加熱爐電阻絲相連，或者是之間有泄漏，使得輸入端帶電。這時(shí)即使測(cè)量?jī)x器可靠接地，輸入端的共模電壓也可能太高，共模電壓無法完全得到抑制，使得測(cè)量結(jié)果變化很大，熱電偶開路測(cè)試功能也無法正常工作。這時(shí)，可以考慮使用電池給儀器供電，并且不連接計(jì)算機(jī)，使之單機(jī)浮動(dòng)工作。如果要連接計(jì)算機(jī)時(shí)，也要摘下計(jì)算機(jī)的充電器。
這種測(cè)量方法一般可以收到較好的效果。在這種方式工作時(shí)，儀器電位與輸入端相同，用測(cè)電筆測(cè)試機(jī)殼，可能顯示機(jī)殼帶電。這是一種非標(biāo)準(zhǔn)工作方式。由于儀器絕緣良好，一般不會(huì)有危險(xiǎn)。
在實(shí)際測(cè)試的環(huán)境中，情況是非常復(fù)雜的，根據(jù)具體的情況進(jìn)行具體處理。
