熱電偶測(cè)溫為什么要帶冷端溫度補(bǔ)償?
答:因?yàn)榉侄缺砩?，冷端的溫度為零攝氏度。測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)冷端溫度一般不是零攝氏度，所以要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。
熱電偶冷端補(bǔ)償介紹：
理論上熱電偶測(cè)量是以冷端在零度為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的,然而，通常測(cè)量時(shí)儀表是處于室溫之下的，由于冷端不為零度，造成熱電勢(shì)差減小，使測(cè)量不準(zhǔn)，出現(xiàn)錯(cuò)誤。所做的補(bǔ)償措施就是冷端溫度補(bǔ)償 .
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端，通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)，冷端的(環(huán)境)溫度變化，將影響嚴(yán)重測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。
熱電偶的冷端補(bǔ)償通常采用在冷端串聯(lián)一個(gè)由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個(gè)橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻，另外有一個(gè)橋臂由(銅)熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化(比如升高)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)也將變化(減小)，而此時(shí)串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化(升高)。如果參數(shù)選擇得好且接線正確，電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢(shì)隨溫度變化而變化的量相等，整個(gè)熱電偶測(cè)量回路的總輸出電壓(電勢(shì))正好真實(shí)反映了所測(cè)量的溫度值。
1.冷端恒溫法
一般熱電偶定標(biāo)時(shí)冷端溫度以0℃為標(biāo)準(zhǔn)。因此，常常將冷端置于冰水混合物中，使其溫度保持為恒定的0℃。在實(shí)驗(yàn)室條件下，通常把冷端放在盛有絕緣油的試管中，然后再將其放入裝滿冰水混合物的保溫容器中，是冷端保持0℃。
2.冷端溫度校正法
由于熱電偶的溫度分度表是在冷端溫度保持在0℃的情況下得到的，與它配套使用的測(cè)量電路或顯示儀表又是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，因此冷端溫度不等于0℃時(shí)，就需對(duì)儀表指示值加以修正。如冷端溫度高于0℃，但恒定于t0℃,則測(cè)得的熱電勢(shì)要小于該熱電偶的分度值，為求得真實(shí)溫度，可利用中間溫度法則，即用下式進(jìn)行修正：E(t,0)= E(t,t1)+ E(t1,0)
3.補(bǔ)償導(dǎo)線法
為了使熱電偶冷端溫度保持恒定(最好為0℃)，可將熱電偶做的很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作端，并連同測(cè)量?jī)x表一起放置到恒溫或溫度波動(dòng)比較小的地方。但這種方法使安裝使用不方便，而且可能耗費(fèi)許多貴重的金屬材料。因此，一般使用一種稱為補(bǔ)償導(dǎo)線的連接線將熱電偶冷端延伸出來。這種導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)(0～150℃)具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，若是用廉價(jià)金屬制成的熱電偶，則可用其本身的材料作為補(bǔ)償導(dǎo)線，將冷端延伸到溫度恒定的地方。
補(bǔ)償導(dǎo)線在使用中注意事項(xiàng):
(1)補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇
補(bǔ)償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場(chǎng)合進(jìn)行正確選擇。例如,k型偶應(yīng)該選擇k型偶的補(bǔ)償導(dǎo)線,根據(jù)使用場(chǎng)合,選擇工作溫度范圍。通常kx工作溫度為-20～100℃,寬范圍的為-25～200℃。普通級(jí)誤差為±2.5℃,精密級(jí)為±1.5℃。
(2)接點(diǎn)連接
與熱電偶接線端2個(gè)接點(diǎn)盡可能近一點(diǎn),盡量保持2個(gè)接點(diǎn)溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致,儀表柜有風(fēng)扇的地方,接點(diǎn)處要保護(hù)不要使得風(fēng)扇直吹到接點(diǎn)。
(3)使用長(zhǎng)度
因?yàn)闊犭娕嫉男盘?hào)很低,為微伏級(jí),如果使用的距離過長(zhǎng),信號(hào)的衰減和環(huán)境中強(qiáng)電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號(hào)失真,造成測(cè)量和控制溫度不準(zhǔn)確,在控制中嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度波動(dòng)。
根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),通常使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的長(zhǎng)度控制在15米內(nèi)比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進(jìn)行傳送信號(hào)。溫度變送器是將溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強(qiáng)。
(4)布線
補(bǔ)償導(dǎo)線布線一定要遠(yuǎn)離動(dòng)力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。
(5)屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線
為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)干擾源較多的場(chǎng)合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴(yán)格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強(qiáng)干擾。
4.補(bǔ)償電橋法
補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。補(bǔ)償電橋現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化。
不平衡電橋(即補(bǔ)償電橋)是由電阻R1、R2、R3和RCu組成。
其中R1=R2=R3=1 ;Rs是用溫度系數(shù)很小的錳銅絲繞制而成的;RCu是有溫度系數(shù)較大的銅線繞制而成的補(bǔ)償電阻，0℃時(shí)，RCu=1 ;Rs的值可根據(jù)所選電偶的類型計(jì)算確定。
此橋串聯(lián)在熱電偶測(cè)量回路中，熱電偶冷端與電阻RCu感受相同的溫度，在某一溫度下(通常取0℃)調(diào)整電橋平衡，使R1=R2=R3=RCu。
當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，RCu隨溫度改變，破壞了電橋平衡，產(chǎn)生一不平衡電壓△U，此電壓則與熱電勢(shì)相疊加，一起送入測(cè)量?jī)x表。
適當(dāng)選擇Rs的數(shù)值，可是電橋產(chǎn)生的不平衡電壓△U在一定溫度范圍內(nèi)基本上能補(bǔ)償由于冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。
這樣，當(dāng)冷端溫度有一定變化時(shí)，儀表仍然可給出正確的溫度示值。
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