一、引言
在溫度控制系統中，熱電偶是一種重要的感測器，常用於高溫環境的溫度測量。但由於熱電偶產生的熱電勢取決於其兩端的溫度，只有在冷端溫度保持恆定時，其輸出的熱電勢才是測量端（熱端）溫度的單值函式。而且，工程技術上廣泛使用的熱電偶分度表和根據分度表刻劃的測溫顯示儀的刻度都是根據冷端溫度為0°c而製作的。
因此，對它的冷端溫度必須進行補償，才能保證熱電偶測量精度。
熱電偶冷端溫度的補償方法很多。在工業儀表和生產現場中，常規補償方法有冷端溫度補償法和補償電橋法。較先進的補償方法，如智慧型補償法，則具有精度高，儲存容量小，查表速度快等特點，是最具有發展潛力的方法之一。
二、冷端溫度補償法
如圖1所示，兩導體a、b間的電偶電勢為：
(1)式中，t—接觸處的絕對溫度；
k—波爾茲曼常數；
e—電子電荷量；
na、nb—導體a和b的自由電子密度。
(2)式中，t0—0°c時的絕對溫度；
tn—室溫。
由式(1)、(2)可以發現，只要找到乙個合適的溫度補償值，它是室溫tn的函式，將其加到測量值eab(t,tn) 上，可算出eab(t,t0),再根據手冊提供的溫度—熱電勢對照表（分度表）就可以得出相應的檢測點的溫度。
三、電橋補償法
電橋補償法工作原理如圖2所示。電橋的輸出端與熱電偶串聯，並將熱電偶的冷端與電橋置於同一溫度場中。設計電橋時一般選擇20°c為電橋平衡溫度，此時a、c兩點電位相等，電橋輸出電壓為零。
當溫度不等於20°c時，熱電偶由於冷端溫度變化使熱電偶的輸出電勢產生變化量△e，此時由於rh（rh的電阻溫度係數較大，其餘橋臂電阻均由電阻溫度係數很小的錳銅絲繞成，可認為其阻值不隨溫度變化）的阻值變化，使a、c兩點間電位不等，電勢差不為零，自動給出乙個補償電勢△e`。由於△e和△e`大小相等，方向相反，這樣便達到自動補償的目的。
但此法中，不同型號的補償器只能與相應的熱電偶配套使用，而且只能在規定的範圍內使用，通常為0~40°c。
四、智慧型補償法
在智慧型化溫度測控系統中，通常用軟體方法對冷端溫度進行補償，如圖3所示。智慧型溫度控制系統中，微控制器或單板機是系統的核心，只要在該系統的控制軟體中加上冷端溫度補償演算法，便可以將溫度的檢測精度大大提高，而且對不同的熱電偶只要改變資料轉換表即可，系統的適應性大為增強。
在該系統中，多路器由微機控制，可以分別接兩路通道，即分別測量熱電偶和整合溫度感測器的輸出訊號。訊號調理模組應選用具有動態自動校零整合運算放大器（如icl7650），放大倍數的選擇應針對不同的熱電偶取不同的值。所要注意的是為了消除輸入管腳和相鄰管腳之間不同電位所造成的漏電流，應採用保護環進行電位跟蹤。
如選用8腳的to-8型圓形管殼封裝，2腳和3腳兩旁的空隙構成環狀保護環，對輸入端進行保護；如選用雙列直插式封裝，只需將3腳和6腳短路，即構成了保護環，見圖4。
為了提高抗干擾能力，採用雙積分a/d轉換晶元icl7135，完成a/d轉換。
量程根據精度需要選擇，可為0~200mv，0~2000mv；轉換速度一般為6次/s或12次/s，以保證瞬時檢測值的準確性。
鍵盤介面設計要與pc鍵盤相容，這樣可直接利用市售的小鍵盤（pc鍵盤的數字部分）。設計中主要從硬體介面、軟體介面兩方面使clk、data訊號符合103鍵pc標準鍵盤的時序要求。採用外中斷0的邊沿觸發中斷方式，檢測按鍵及按鍵的鍵值。
接收到的半行資料中，d0~d6七位為各鍵掃瞄碼，在鍵按下時發出的資料中，d7=1，d8為結束標誌，d8=1時表示一組資料傳送完畢。對於熱電偶的非線性補償，雖然可以通過分段線性化補償，但運算比較複雜。可利用最小二乘法原理得到擬合公式：
式中，ai—多項式係數；
e—熱電勢；
n—正整數。
如t分度號熱電偶的多項式係數為：
a0=2.5661297×10;
a1=-6.1954869×10-1;
a2=2.2181644×10-2;
a3=-3.5500900×10-4
而e分度號熱電偶的多項式係數為：
a0=0;
a1=1.7022525×10 ;
a2=-0.2209924;
a3=5.4809314×10-3
上式可表示成：t=f(e)，它的反函式為：e=f1(t)，測得的冷端溫度由其算出即：
e(t0)=f1(t0)，再與實測電勢e(t,t0)相加，得熱電勢e(t)，用t=f(e)就可求得被測溫度t。有時反函式很難從原函式求出，可用牛頓迭代法求其近似值。
由於傳統的直接查表法是將熱電偶的分度表存入微機，用逐點法對每個取樣值查表，得出溫度的近似值，這種方法要求儲存容量大，查表時間長。而增量迭代法將分度表進行等價變換，設計成增量表，這樣儲存容量只佔原分度表的一半，查表速度提高。查表時可以直接定位，根據前後二次採集到的熱電勢及公升降情況，代迭代累加或累減運算，就能求出當前測得的溫度。
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