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熱電偶测温为什么要带冷端温度补偿?

點擊次數:发布时间:2018-04-16 11:10:12

  熱電偶測溫爲什麽要帶冷端溫度補償?

  答:因爲分度表上,冷端的溫度爲零攝氏度。測量現場冷端溫度一般不是零攝氏度,所以要進行冷端補償。

        熱電偶冷端补偿介绍:

  理论上熱電偶测量是以冷端在零度为标准测量的,然而,通常测量时仪表是处于室温之下的,由于冷端不为零度,造成热电势差减小,使测量不准,出现错误。所做的补偿措施就是冷端温度补偿 .

  熱電偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为熱電偶的冷端补偿。

  

  熱電偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由熱電阻構成的電橋。電橋的三個橋臂爲標准電阻,另外有一個橋臂由(銅)熱電阻构成。当冷端温度变化(比如升高),熱電偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的熱電阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个熱電偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。

  1.冷端恒溫法

  一般熱電偶定标时冷端温度以0℃为标准。因此,常常将冷端置于冰水混合物中,使其温度保持为恒定的0℃。在实验室条件下,通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中,然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中,是冷端保持0℃。

  2.冷端溫度校正法

  由于熱電偶的温度分度表是在冷端温度保持在0℃的情况下得到的,与它配套使用的测量电路或显示仪表又是根据这一关系曲线进行刻度的,因此冷端温度不等于0℃时,就需对仪表指示值加以修正。如冷端温度高于0℃,但恒定于t0℃,则测得的热电势要小于该熱電偶的分度值,为求得真实温度,可利用中间温度法则,即用下式进行修正:E(t,0)= E(t,t1)+ E(t1,0)

  3.補償導線法

  为了使熱電偶冷端温度保持恒定(最好为0℃),可将熱電偶做的很长,使冷端远离工作端,并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便,而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此,一般使用一种称为补偿导线的连接线将熱電偶冷端延伸出来。这种导线在一定温度范围内(0~150℃)具有和所连接的熱電偶相同的热电性能,若是用廉价金属制成的熱電偶,则可用其本身的材料作为补偿导线,将冷端延伸到温度恒定的地方。

  補償導線在使用中注意事項:

  (1)補償導線的選擇

  补偿导线一定要根据所使用的熱電偶种类和所使用的场合进行正确选择。例如,k型偶应该选择k型偶的补偿导线,根据使用场合,选择工作温度范围。通常kx工作温度为-20~100℃,宽范围的为-25~200℃。普通级误差为±2.5℃,精密级为±1.5℃。

  (2)接點連接

  与熱電偶接线端2个接点尽可能近一点,尽量保持2个接点温度一致。与仪表接线端连接处尽可能温度一致,仪表柜有风扇的地方,接点处要保护不要使得风扇直吹到接点。

  (3)使用長度

  因为熱電偶的信号很低,为微伏级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使熱電偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,在控制中严重时会产生温度波动。
  根据我们的经验,通常使用熱電偶补偿导线的长度控制在15米内比较好,如果超过15米,建议使用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電勢值轉換成直流電流傳送,抗幹擾強。

  (4)布線

  補償導線布線一定要遠離動力線和幹擾源。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)屏蔽補償導線

  为了提高熱電偶连接线的抗干扰性,可以采用屏蔽补偿导线。对于现场干扰源较多的场合,效果较好。但是一定要将屏蔽层严格接地,否则屏蔽层不仅没有起到屏蔽的作用,反而增强干扰。

  4.補償電橋法

  补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿熱電偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。补偿电桥现已标准化。

  不平衡電橋(即補償電橋)是由電阻R1、R2、R3和RCu組成。

  其中R1=R2=R3=1 ;Rs是用温度系数很小的锰铜丝绕制而成的;RCu是有温度系数较大的铜线绕制而成的补偿电阻,0℃时,RCu=1 ;Rs的值可根据所选电偶的类型计算确定。

  此桥串联在熱電偶测量回路中,熱電偶冷端与电阻RCu感受相同的温度,在某一温度下(通常取0℃)调整电桥平衡,使R1=R2=R3=RCu。

  當冷端溫度變化時,RCu隨溫度改變,破壞了電橋平衡,産生一不平衡電壓△U,此電壓則與熱電勢相疊加,一起送入測量儀表。

  適當選擇Rs的數值,可是電橋産生的不平衡電壓△U在一定溫度範圍內基本上能補償由于冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。

  這樣,當冷端溫度有一定變化時,儀表仍然可給出正確的溫度示值。

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