大功率LED灯芯温度特性测试技术研究(4)
图2-1系统总体框架图
2．2热电势与温度非线性拟合原理
用最小二乘法对铜-康铜热电偶分度表进行曲线拟合（在文章下面具体阐述选择该热电偶的原因），拟合温度范围从0℃到热电偶所要测量的最高温度TMAX，拟合结点的间隔为1℃，温度为整数值时，对应的热电动势和温度值为已知数据，拟合结点的最大拟合误差要求小于0.3℃。
拟合理论：
设温度T与热电功势E之间的函数关系为 ，取 ℃（n=0,1,2,3…），与Tn相对应的热电功势为En（En可由热电偶分度表查得）。由此得到一组数据（E0，T0），（E1，T1），（E2，T2）…（En，Tn）。
用多项式作为拟合函数，对n+1个结点进行拟合，所得的m次多项式fm（E）作为函数 的近似表达式，即：
式中， 为常数。根据最小二乘法原理，即要确定（1）中（j=0,1,2，…，m），使在（i=0,1,2，…，n）各点处，（E）对T（E）误差平方和为最小，即：
(2)
并要求
（3）
将公式（2）对 进行求导可得方程组（4）
由上面可得：
） (5)
根据上面求得的公式（5），将公式中的每个项通过相应的硬件电路来实现，最终通过运算放大器将各个项汇总相加即可得到最后的结果。
本课题所测量对象的温度不超过130℃，因此在0℃~130℃内对铜-康铜热电偶进行非线性拟合，即可满足要求。
其最终拟合计算的结果如表2-1：
表2-1 拟合曲线的参数表
温度（℃） 多项式形式（℃） 符号意义
0~130
对于本实验来说，精度稳定在1℃以下就可达到实验的要求，所以，我们取到其二次方项，即取
3 热电偶传感器设计
热电偶的测温原理基于热电效应（图 3-1为热电效应）。
图3-1 热电效应
将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点1和2 的温度不同时，如果T ＞ T0， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流。导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由EAB (T) 与 EAB (T0 )两个接触电势 ，又因为 T ＞ T0 ，在导体 A 和 B 中还各有一个温差电势。所以闭合回路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：
（7）
对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度 T 的单值函数，即
两种导体 A, B 分别与参考电极 C( 或称标准电极 ) 组成热电偶，如果他们所产生的热电 动势为已知， A 和 B 两极配对后的热电动势可用下式求得
（8）
3．1热电偶型号及材料的选取
测量温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶；在测量精度要求不高，气氛又允许的情况下，且测量温度高于1800℃时一般选用钨铼热电偶；使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶；250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。本课题的主要测量对象是大功率LED灯芯，其温度范围在0℃~135℃，处于250℃以下因此选用T型热电偶。