在使用摘要熱電偶的溫度測(cè)量中，一般使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。 但是，調(diào)查結(jié)果表明，由于補(bǔ)償導(dǎo)線的使用不正確，產(chǎn)生了很多問(wèn)題。 本文介紹了補(bǔ)償導(dǎo)線的原理，總結(jié)了常見(jiàn)的錯(cuò)誤使用形式，并對(duì)同時(shí)發(fā)生的偏差進(jìn)行了理論分析，指出了正確的使用方法和注意事項(xiàng)。 關(guān)鍵詞熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的使用方法誤差熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線廣泛應(yīng)用于熱電偶溫度測(cè)量。 如果理解熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的原理、功能、作用方法、注意事項(xiàng)，就能充分發(fā)揮熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用，否則就相反了。 某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進(jìn)的一系列球化爐裝置，裝置的二十多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)， 設(shè)備安裝員對(duì)熱電偶負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù) 負(fù)、負(fù)、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)、負(fù)、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)、正、負(fù)、正、負(fù)、正、負(fù)、負(fù) 正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)實(shí)際上，在很多熱電偶測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)，用普通銅線接線的占40%，用補(bǔ)償線接線的只占60%。 其原因之一是，由于熱電偶設(shè)備的使用者不理解補(bǔ)償導(dǎo)線的功能，因此認(rèn)為只要發(fā)揮連接的作用，普通的導(dǎo)線即可。 第二，設(shè)備制造商安裝熱電偶時(shí)使用的連接線是普通的導(dǎo)線，但從使用者的立場(chǎng)來(lái)看，設(shè)備設(shè)置人員是專家，做法非常正確，不能引起應(yīng)有的疑問(wèn)。 在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶作為溫度傳感器廣泛用于溫度測(cè)量和控制，但在使用中如不注意正確的使用方法，測(cè)溫和控制溫度會(huì)產(chǎn)生較大偏差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，因此值得重視。 另一方面，熱電偶的測(cè)溫原理的概要將由兩種不同的均質(zhì)材料a、b構(gòu)成的電路(參照?qǐng)D1 )稱為熱電偶。 連接在a、b材料的兩端的接點(diǎn)分別用j1、j2表示，j1、j2的接點(diǎn)溫度t1與t2不同時(shí)，在電路中產(chǎn)生電位，稱為通常熱電勢(shì)。 在a、b的材料一定的情況下，熱電勢(shì)的大小依賴于t1、t2之間的溫度差，eab(t1、t2) = eab ( t1) + EBA ( t2) = eab ( t1)-eab ( t2) (1)式中: eab(t1、t2)> <； br/>； <； br/>； 材料是a、b熱電偶，接點(diǎn)溫度t1、t2間的溫度差電位。 eab(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點(diǎn)溫度為t1時(shí)的電位。 eab(t2 )、eba(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點(diǎn)溫度為t2時(shí)的電位，這2項(xiàng)的大小相等，符號(hào)相反。 為了統(tǒng)一和規(guī)范熱電偶材料，國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了構(gòu)成熱電偶材料a、b的成分、純度，給出了a、b材料的組合形式，統(tǒng)一用一個(gè)字母命名型號(hào)，如k型、s型等。 為了便于使用，將各種型號(hào)的熱電偶溫度值和電位關(guān)系統(tǒng)一為相對(duì)于0℃的電位值，這里用t0表示，制作各種型號(hào)的熱電偶索引表，容易調(diào)查計(jì)算。 這樣，對(duì)于圖1的形式，式(1)變換成eab(t1、t2)=eab(t1、t0)-eab(t2、t0)(2)是我們當(dāng)前使用的實(shí)用的形式，只要知道t1、t2，就能夠從比例表中檢測(cè)eab(t1、t0)和eab(t2、t0) 圖1中的左圖是原理圖，在該圖中不能測(cè)定熱電勢(shì)的右圖是現(xiàn)在實(shí)際使用的測(cè)定電路，在熱電偶的兩極連接測(cè)定導(dǎo)線，根據(jù)熱電偶的中間導(dǎo)體的法則，如果在右圖中接點(diǎn)j2、j3的溫度相同，則為t2，連接的導(dǎo)線全部為同種的均質(zhì)材料，圖1中的右圖與左圖相同 雙熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線1 .連接導(dǎo)體規(guī)律和中間溫度規(guī)律首先分析熱電偶的連接導(dǎo)體規(guī)律和中間溫度規(guī)律。 在實(shí)際應(yīng)用中，儀表和熱電偶總是有距離，如圖2所示。 c、d也是2種均質(zhì)材料，根據(jù)熱電偶的中間導(dǎo)體的規(guī)律，導(dǎo)出測(cè)定的總電位ez的式子是ez=eab(t1、t3)+ecd(t3、t2)(3)式(3)是熱電偶連接導(dǎo)體的規(guī)律。 如果連接不是段，則總電位ez類似地也是每個(gè)部分的和。 在圖2的測(cè)定中，測(cè)定端子的總電位優(yōu)選為熱電偶eab(t1、t2)，考慮進(jìn)行控制，以使在儀表測(cè)定中不會(huì)在中間連接產(chǎn)生附加電位，eab(t1、t2)=ez=eab(t1、t3)+eab(t3、t2)(4)式(4)中將t3稱為中間溫度 這樣，要求找到某種材料c、d，其特性將滿足ecd(t3、t2)=eab(t3、t2)(5)式(5)材料稱為熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線. 由于熱電偶的種類很多，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的種類也很多。 2 .在工業(yè)溫度測(cè)量和溫度控制中正確使用補(bǔ)償導(dǎo)線的工業(yè)溫度測(cè)量控制中，由于熱電偶使用的位置始終與測(cè)量控制表(以下簡(jiǎn)稱儀表)有一定的距離，因此需要用補(bǔ)償導(dǎo)線從熱電偶的輸出端連接到測(cè)量控制表的輸入端。 由于熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線有正負(fù)極，配線時(shí)請(qǐng)連接正極和正極、負(fù)極和負(fù)極。 如圖3所示。 在圖3中，t3和t2的溫度差會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。因此，不同類型的熱電偶不能混合使用不同類型的補(bǔ)償導(dǎo)線，因?yàn)檠a(bǔ)償導(dǎo)線的作用補(bǔ)償t3和t2。 三、常見(jiàn)補(bǔ)償導(dǎo)線使用中的誤差1 .熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極和熱電偶相反，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極和熱電偶的正負(fù)極相反，熱電偶的正負(fù)極和儀表的正極的連接正確，以k型偶數(shù)為例如圖4所示。 這種錯(cuò)誤在應(yīng)用中比較普遍，因?yàn)檫B接后被控制對(duì)象的溫度變化趨勢(shì)與顯示儀表一致。 除此之外，目前熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線產(chǎn)品的很多標(biāo)記都不規(guī)范，有些制造商的顏色可能會(huì)錯(cuò)誤。 下面分析這種情況產(chǎn)生的誤差。 如果正確地連接，則儀表所接受總熱電勢(shì)為ez=ek(t1，t3)+ekx(t3，t2)=ek(t1，t3)+ek(t3，t2)=ek(t1，t2)(6)，根據(jù)中間導(dǎo)體的法則，儀表所接受的總熱電勢(shì)為e&prime； z=ek(t1，t3)+ekx(t3，t2)(7)kx擴(kuò)展型補(bǔ)償導(dǎo)線具有e&prime； 當(dāng)計(jì)算出kx(t3，t2)=-ekx(t3，t2)=-ek(t3，t2)(8)時(shí)，儀表測(cè)量值為ez&prime； -ez=ek(t1，t3)-ek(t3，t2)-ek(t1，t3)-ek(t3，t2)=2ek(t3，t2)(9)一般工業(yè)爐附近溫度至少比控制間的溫度高8℃. 由此產(chǎn)生的誤差恰好是補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償值的2倍。 在k型偶數(shù)情況下，微分電位值大致為40℃/(&mu； v )左右，測(cè)量溫度比實(shí)際溫度約低16℃。 將控制溫度設(shè)定為600℃時(shí)，實(shí)際溫度應(yīng)為616℃左右。 根據(jù)以上分析，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極相反，不僅沒(méi)有補(bǔ)償作用，誤差也比不連接補(bǔ)償導(dǎo)線倍，因此補(bǔ)償導(dǎo)線在連接時(shí)必須注意極性。 不知道熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的極性時(shí)，取下補(bǔ)償導(dǎo)線，將其一端絕緣后擰緊，放入熱水杯中，用普通的測(cè)試器直流電壓范圍zui低速級(jí)測(cè)量另一端的2條線，測(cè)試器上顯示測(cè)量電壓的正負(fù)，信號(hào)的正極成為補(bǔ)償導(dǎo)線的正極。 2 .使用的補(bǔ)償導(dǎo)線的形式，同種補(bǔ)償導(dǎo)線中沒(méi)有配合同種熱電偶，如果選定的補(bǔ)償導(dǎo)線種類不同，同樣會(huì)產(chǎn)生誤差。 假設(shè)使用s型熱電偶，如圖5所示選擇了k型偶數(shù)的補(bǔ)償導(dǎo)線kx。 根據(jù)中間導(dǎo)體的法則，如果正確使用儀表接受的總熱電勢(shì)為e&prime的z(t1，t2)=es(t1，t3)+ekx(t3，t2)(10型偶數(shù)補(bǔ)償導(dǎo)線sc，則不考慮補(bǔ)償導(dǎo)線自身的誤差，儀表測(cè)定的總電位為ez(t1，t2)=es(t1，t3)=es(t3，t3) 即使在-ez=ek(t3，t2)-es(t3，t2)-ek(t3，t2)-es(t3，t2)(12型熱電偶工作溫度為900℃、控制間環(huán)境溫度為25℃的情況下，在t3-t2=8℃下調(diào)查s偶數(shù)和k偶數(shù)的索引表，結(jié)果電位差為ek(t3，t2)-es(t3，t2) 儀表控制在900℃時(shí)，實(shí)際值只有875.1℃，誤差只有24.9℃。 上述情況又使極性相反，儀表的測(cè)量值升高，儀表顯示900℃時(shí)，實(shí)際溫度為933.2℃，誤差為33.2℃。 3 .補(bǔ)償導(dǎo)線和導(dǎo)線混合在一起的實(shí)際應(yīng)用中，由于補(bǔ)償導(dǎo)線不長(zhǎng)，常用普通導(dǎo)線連接，補(bǔ)償導(dǎo)線斷開(kāi)后再連接普通導(dǎo)線。 圖6表示2種補(bǔ)償導(dǎo)線和通常導(dǎo)線混合存在的情況。 在圖6(b )的情況下，通過(guò)中間導(dǎo)體的法則進(jìn)行分析，將熱電偶的型號(hào)設(shè)為y(y表示熱電偶的分度編號(hào)中的任意一個(gè))，將補(bǔ)償導(dǎo)線設(shè)為yx，將儀表測(cè)量端的總熱電勢(shì)設(shè)為e&prime； 如果z=ey(t1，t3)+eyx(t3，tn)+ec(tn，t2)(13)tn與t2溫度大致相等，則ec(tn，t2)=0，即使用導(dǎo)線連接也不會(huì)產(chǎn)生影響。 如果tn和t2的溫度不相等，則有補(bǔ)償導(dǎo)線，因此接點(diǎn)tn也遠(yuǎn)離熱工設(shè)備的周圍，tn總是小于t3，在室溫下與t2沒(méi)有太大差異時(shí)，ec(tn，t2)的電位較小，用導(dǎo)線連接的影響較小。 在圖6(a )的情況下，若按照中間導(dǎo)體的規(guī)律進(jìn)行分析，則在e&prime即z=ey(t1，t3) + eyx1c(tn1) + ecy1x(tn2) + ETX ( t 3，t2)(14 )對(duì)式( 14 )中，eyx1c ( TN1)、ecy1x ( TN2)、補(bǔ)償導(dǎo)線的任意一個(gè)電極與連接導(dǎo)線的電位相同。 如果tn1=tn2，eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2)=0，則中間連接代碼不影響。 tn1&ne； tn2、eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2)&ne； 0、中間連接導(dǎo)線的影響依賴于補(bǔ)償導(dǎo)線的材料yx1和連接導(dǎo)線的材料c的電位與tn1、tn2之差。 eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2 )可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)。 折疊合成溫度值與采用哪個(gè)熱電偶有關(guān)。 通常，廉價(jià)金屬熱電偶的微分電位大于貴金屬熱電偶。 因此，如上所述影響折合溫度，貴金屬熱電偶的影響較大。 四、補(bǔ)償導(dǎo)線的使用注意事項(xiàng)1 .補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇補(bǔ)償導(dǎo)線必須根據(jù)使用的熱電偶種類和使用的情況正確選擇。 例如，選擇k型偶數(shù)或k型偶數(shù)的補(bǔ)償導(dǎo)線，根據(jù)使用情況選擇工作溫度范圍。 通常kx的工作溫度為-20~100℃，大范圍為-25~200℃。 普通級(jí)誤差為±； 2.5℃，精密級(jí)為±； 1.5℃。 2 .接點(diǎn)連接和熱電偶端子的2個(gè)接點(diǎn)盡量接近，盡量使2個(gè)接點(diǎn)的溫度一致。 與儀表端子的連接部盡量保持溫度一致，保護(hù)儀表盤上有風(fēng)扇的場(chǎng)所、觸點(diǎn)部不使風(fēng)扇直接接觸觸點(diǎn)。 3 .使用長(zhǎng)度為1的熱電偶的信號(hào)較低，為微伏特級(jí)，所使用的距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，信號(hào)衰減和環(huán)境中的強(qiáng)電場(chǎng)干擾耦合會(huì)使熱電偶信號(hào)失真，測(cè)量和控制溫度變得不正確，控制過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重的溫度變化。 1根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，通常較好將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的長(zhǎng)度控制在15米以內(nèi)。 如果超過(guò)15米，建議使用溫度變送器發(fā)出信號(hào)。 溫度變送器將對(duì)應(yīng)于溫度的電位值轉(zhuǎn)換為直流電流并傳送，因而抗噪聲能力強(qiáng)。 4 .接線補(bǔ)償導(dǎo)線的接線應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線和噪聲源。 在不可避免的地方，盡量采用交叉方式，不要平行。 5 .屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線可采用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線，以提高熱電偶連接線的抗干擾性。 現(xiàn)場(chǎng)噪聲源較多時(shí)，效果較好。 但是，必須嚴(yán)密地接地屏蔽層。 屏蔽層不僅不起屏蔽的作用，還增強(qiáng)噪聲。

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本文熱電偶高頻詞： 測(cè)量  補(bǔ)償導(dǎo)線 

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