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℃。补偿导线使用中注意事项:补偿导线的选择补偿导线一定要根据所使用的热电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。接点连接与热电偶接线端两个接点尽可能近一点,尽量保持两个接点温度一致。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。使用长度因为热电偶的信号很低,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,足可以使热电偶的信号失真,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,通常使用热电偶补偿导线的长度控制在十五米内比较好,如果超过十五米,建议使用温度变送器进行传送信号。
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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,但常用的就是补偿导线法。温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗干扰强。布线补偿导线布线一定要远离动力线和干扰源。在避免不了穿越的地方,也尽可能采用交叉方式,不要平行。屏蔽补偿导线为了提高热电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。F—表示绝缘层为聚四氟乙烯材料;?B—表示护套为无碱玻璃丝材料。 补偿导线的分类:品种:按照补偿导线所匹配的热电偶的品种。规格:补偿导线的线芯型式、线芯股数、线芯标称截面、合金丝直径。允差等级、使用条件分类:补偿导线按照热电特性的允差大小分为精密级和普通级两种;按照使用温度范围分为一般用和耐热用两种。结构形式:补偿导线的线芯型式分为单股线芯和多股线芯两种,线芯股数。绝缘层、护套、屏蔽层?一般用补偿导线的绝缘层和护套是以聚氯乙烯为主体材料;耐热用补偿导线的绝缘层是以聚四氟乙烯为主体材料,护套是以聚四氟乙烯或无碱玻璃丝,表面应涂有机硅漆或聚四氟乙烯分散液烧结为主体材料。