补偿导线开发可行性报告.doc

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1、补偿导线开发技术研究何文钧摘要：本文研究了补偿导线的工作原理，并根据国家标准对导线的分类以及导线规格型号的规定，提出了对导线结构和材料的要求，做出了公司已具备开发该导线的生产和技术条件的结论。关键词：补偿导线原理结构材料1引言热电偶是当前热电测温中普遍使用的一种感温元件，它具有结构简单，价格便宜，准确度高， 测温范围广等特点。由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大，变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制，因此得到广泛的应用。我公司于2006年把补偿导线技术研究正式列入科研项目计划.

2、2补偿导线的作用原理热电偶的测温原理基于热电效应。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T＞T0（如图1 热电效应），在回路中就会产生热电动势，并在回路中有一定大小的电流，此种现象称为热电效应。该电动势就是著名的“塞贝克温差电动势”，简称“热电动势”，记为EAB，导体A，B称为热电极。接点1通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。接点2要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。由两种导体的组合并将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。图

3、1热电效应（T＞T0）热电动势是由两种导体的接触电势（珀尔贴电势）和单一导体的温差电势（汤姆逊电势）所组成。热电动势的大小与两种导体材料的性质及接点温度有关。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EAB(Ｔ,T0)=f(T)。这就是热电偶测量温度的基本原理。除热电效应外，热电偶测温还遵循如下基本规则(1)均质导体定则。由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何，均不产生热电动势。如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点

4、的温度有关，与热电偶的温度分布无关；如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。(2)中间导体定则。在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。根据这一定则，可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。在实际测温电路中，必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只

5、要他们的两端温度相同，则不影响总热电动势。根据热电偶测温原理，只有当热电偶的参考端的温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单值函数。我们经常使用的分度表及显示仪表，都是以热电偶参考端的温度为0℃为先决条件的。但是在实际使用中，因热电偶长度受到一定限制，参考端温度直接受到被测介质与环境温度的影响，不仅难以保持0℃，而且往往是波动的，无法进行参考端温度修正。热电偶用补偿导线（以下简称补偿导线）是在一定温度范围内（包括常温）具有与之匹配的热电偶的热电势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿他们与

6、热电偶连接处的温度变化所产生的误差。通常，用补偿导线将热电偶的参考端引至显示仪表，而显示仪表放在恒温或温度波动较小的地方。采用某两种导线组成的热电偶补偿导线，在一定温度范围内（0～100℃）具有与所连接的热电偶相同的热电性能。图2为补偿导线在回路中的连接。必须指出，不同的热电偶要配不同的导线，不能用错。图2补偿导线的应用图中：A、B—热电极；A、B、—补偿导线t0、—原参考温度；t0—新参考端温度3补偿导线产品概况按导体材料分为延长型补偿导线和补偿型补偿导线。延长型补偿导线导体使用的合金丝的化学成分及热电势标称值与配用的

7、热电偶丝相同，补偿型补偿导线导体使用的合金丝的化学成分与配用的热电偶丝不同，但其热电势值在0～100℃或0～200℃与配用热电偶的热电动势标称值相同。目前市场上的补偿导线有标准产品和非标准产品。补偿导线现行有效的国家标准为GB/T4989－1994。现将该标准规定的产品介绍如下：按与之配套的热电偶分度号分为S或R、K、N、E、J、T7类。不同材料的合金丝可应用于同种分度号的热电偶。按照测量精度，分为精密级和普通级两种。按照补偿导线使用温度范围，分为一般用和耐热用两种。基本型式补偿导线的名称、型号、精度等级、使用温度、配用

8、的热电偶见表1（摘自GB/4989-1994）。表1补偿导线分类代号产品名称型号产品代号等级工作温度范围℃配用热电偶热电偶分度号铜－铜镍0.6补偿型导线SC或RCSC－G一般用普通级0～70铂铑10－铂热电偶铂铑13－铂热电偶S或R0～100SC－H一般用普通级0～200SC－GS一般用精密级0～700～100铁－铜