温度仪器测量中 ,温差和补偿导线的问题

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1、由热电偶的测温原理可知，热电偶产生的热电势与热端（又称测量端）、参比端（又称冷端）的热电势有关，只有参比端温度t1为零或恒定不变，热电势才是热端温度的单值函数（见图1）。如果不补偿的话，则热电偶的参比端温度与仪表接线端温度t2间的温差t1-t2越大，测量误差也越大。由于大多数热电偶的热电势与温度的关系近似线性，所以造成的测量误差大致等于上述温差。以K分度号的镍铬-镍硅热电偶为例，当t1=50℃，t2=20℃时，如热端温度为1000℃，则显示温度仅969℃，误差达31℃。实际应用时，由于热电偶参比端的接线盒通常暴露在大气中，温度变化较大，如不采取措施，接线盒内温度既

2、不可能为零，也不可能保持某个温度恒定不变，由此引起测量误差。由于与热电偶相连的二次仪表（如显示器、记录仪）、I/O插卡等均带环境温度补偿，可对这些装置与热电偶的接线点（即仪表接线端）温度t2进行补偿。由此可见，关键是如何对热电偶的参比端温度t1进行补偿。目前有多种参比端补偿方法，如恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等，但最常用的就是补偿导线法。本文首先叙述补偿导线的原理和分类，然后介绍补偿导线应用中通常需要了解的几个问题。二、补偿导线的工作原理及分类1、补偿导线的工作原理在一定温度范围内，热电性能与热电偶热电性能很相近的导线称为热电偶的补偿导线。按热电偶

3、中间温度定则，热电偶测温回路的总电势值只与热端和参比端的温度有关，而不受中间温度变化的影响，所以可用与热电偶材料相匹配的补偿导线来代替需要延伸的贵重热电偶材料，将参比端由热电偶接线盒延伸到仪表接线端，由补偿导线对原参比端温度进行补偿。补偿导线除了可减少测量误差外，还有以下优点：可改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能，如采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的柔韧性，使连接方便，也易于屏蔽外界干扰；可降低测量线路成本。2、补偿导线的分类从原理上分延长型和补偿型，延长型其合金丝的名义化学成分与配用的热电偶相同，因而热电势也相同，在型号中以"X"表示，补偿型其合金丝名

4、义化学成分与配用的热电偶不同，但在其工作温度范围内，热电势与所配用热电偶的热电势标称值相近，在型号中以"C"表示。从补偿精度分普通级和精密级，精密级补偿后的误差大体上只有普通级的一半，通常用在测量精度要求较高的地方。如S、R分度号的补偿导线，精密级的允差为±2.5℃,普通级的允差为±5.0℃;K、N分度号的补偿导线，精密级的允差为±1.5℃,普通级的允差为±2.5℃。在型号中普通级的不标，精密级的加"S"表示。从工作温度分一般用和耐热用，一般用工作温度为0~100℃（少数为0~70℃）;耐热用工作温度为0~200℃。此外，可以线芯多少分为单股和多芯（软线）补偿导线

5、，以是否带屏蔽层分为普通型和屏蔽型补偿导线，还有专用于防爆场合的本质安全电路用的补偿导线。三、应用中的几个问题1、补偿导线与热电偶的匹配各种分度号的补偿导线只能与相同分度号的热电偶配用，否则可能欠补偿或过补偿，常用热电偶在100℃和200℃时需补偿的热电势值见表1：表1常用热电偶在100℃和200℃时的热电势值热电偶名称热电偶分度号参考端为0℃时的热电势mV 100℃200℃ 铂铑10—铂S0.6461.441 铂铑13—铂R0.6471.469 铂铑30—铂铑6B0.0330.178 镍铬—镍硅K4.0968.138 镍铬硅—镍硅N2.7745.913 镍铬—铜

6、镍E6.31913.421 铁—铜镍J5.26910.779 铜—铜镍T4.2799.288 当我们用K分度号的补偿导线配用N分度号的热电偶，将造成过补偿，显示温度偏高；反之，用N分度号的补偿导线配用K分度号的热电偶，将造成欠补偿，显示温度偏低。2、补偿导线分度号和极性的判断有时可根据资料所列补偿导线的材料、绝缘层及护套颜色判断，但由于国内新旧标准、IEC标准的规定有差异，用这个方法对补偿导线的分度号和极性常常难以准确判断。最可靠最常用的方法是测试法，就是将补偿导线的两端剥去绝缘层，把两根导线绞合在一起制成热电偶的热端，放到沸腾的水中，两根导线的另一端与直流电位差

7、计相连（不应该与动圈式直读mV表相连，因测量时取电流其读数偏低），将测得的热电势与表1比较，与之最接近的即为补偿导线的分度号，根据电位差计的正负极可确定补偿导线的极性。由于测试时由补偿导线构成的热电偶的参比端温度不一定是0℃，例如是20℃，则所测热电势低于参比端为0℃的热电势值。以某种不明分度号的补偿导线为例，如参比端温度约20℃，测量值如在3.928±0.150mV范围内，则可判断这种补偿导线的分度号是K。3.928是K分度号热电偶100℃和20℃时热电势的差值，0.150是K分度号普通级补偿导线的允差。3、补偿导线仪表盘接线点的位置我们知道，补偿导线只是把热电

8、偶的参比端