Решение некоторых из перечисленных проблем достаточно очевидно. Например, чтобы избежать возникновения гальванического эффекта нужно выбирать герметичную конструкцию датчика, чтобы минимизировать помехи — использовать экранированные кабели минимальной длины и т.д.

Другие же проблемы требуют специальным образом спроектированных измерительных каналов. Давайте посмотрим, как построены измерительные каналы для термопар у таких монстров измерительной техники как National Instruments. Для примера возьмем два решения: модуль согласования сигналов термопар SCXI-1112 и модуль согласования сигналов общего назначения с гальваноразвязкой SCXI-1125 в паре с терминальным модулем для подключения термопар SCXI-1328.

Специализированная плата SCXI-1112

Модуль SCXI-1112 (рис.4) предназначен для прямого подключения до восьми термопар. Блок-схема измерительного канала модуля показана на рис. 5.

Как видим, каждый измерительный канал включает в себя схему защиты от перенапряжения, инструментальный усилитель со схемами калибровки смещения нуля и усиления, фильтр низких частот с частотой среза 2 Гц для подавления промышленных помех, детектор обрыва термопары с индикатором и, наконец, отдельные датчики температуры холодного спая для каждого входа.

Задачи компенсации температуры холодного спая, линеаризации и обнаружения неисправностей датчика возложены на программное обеспечение.

Плата согласования сигналов общего назначения SCXI-1125 со специализированным терминальным модулем SCXI-1328

Терминальный модуль SCXI-1328 предназначен для подключения термопар к модулю согласования сигналов. Для обеспечения условий изотермальности конструкция собрана на единой алюминиевой подложке. Кроме того, в терминальном модуле установлен высокоточный термисторный датчик температуры холодного спая.

Плата согласования сигналов SCXI-1125 (рис.6) содержит восемь изолированных аналоговых каналов для работы с сигналами размахом от 2,5 мВ. Каждый канал содержит программируемый фильтр низких частот, усилитель с программируемым коэффициентом усиления и автоматической корректировкой нуля. Плата рекомендована производителем для согласования сигналов от термопар. Блок-схема одного из каналов усиления показана на рис. 7.

Как и в предыдущем примере, компенсация холодного спая, линеаризация и обнаружение неисправностей выполняется программно.

Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Однако для сохранения высокой точности измерений необходимо соблюдение ряда требований, применение специальных методов. Эти требования и методы уже реализованы в современном промышленном измерительном оборудовании, что позволяет получать высокоточные отсчеты температуры с использованием термопарных датчиков.