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          熱電偶測溫為什么要帶冷端溫度補償?

          點擊次數:???發布時間:2018-04-16 11:10:12

            熱電偶測溫為什么要帶冷端溫度補償?

            答:因為分度表上,冷端的溫度為零攝氏度。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。

                  熱電偶冷端補償介紹:

            理論上熱電偶測量是以冷端在零度為標準測量的,然而,通常測量時儀表是處于室溫之下的,由于冷端不為零度,造成熱電勢差減小,使測量不準,出現錯誤。所做的補償措施就是冷端溫度補償 .

            熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時,冷端的(環境)溫度變化,將影響嚴重測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。

            

            熱電偶的冷端補償通常采用在冷端串聯一個由熱電阻構成的電橋。電橋的三個橋臂為標準電阻,另外有一個橋臂由(銅)熱電阻構成。當冷端溫度變化(比如升高),熱電偶產生的熱電勢也將變化(減小),而此時串聯電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發生變化(升高)。如果參數選擇得好且接線正確,電橋產生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變化的量相等,整個熱電偶測量回路的總輸出電壓(電勢)正好真實反映了所測量的溫度值。

            1.冷端恒溫法

            一般熱電偶定標時冷端溫度以0℃為標準。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℃。在實驗室條件下,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,與它配套使用的測量電路或顯示儀表又是根據這一關系曲線進行刻度的,因此冷端溫度不等于0℃時,就需對儀表指示值加以修正。如冷端溫度高于0℃,但恒定于t0℃,則測得的熱電勢要小于該熱電偶的分度值,為求得真實溫度,可利用中間溫度法則,即用下式進行修正:E(t,0)= E(t,t1)+ E(t1,0)

            3.補償導線法

            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,使冷端遠離工作端,并連同測量儀表一起放置到恒溫或溫度波動比較小的地方。但這種方法使安裝使用不方便,而且可能耗費許多貴重的金屬材料。因此,一般使用一種稱為補償導線的連接線將熱電偶冷端延伸出來。這種導線在一定溫度范圍內(0~150℃)具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能,若是用廉價金屬制成的熱電偶,則可用其本身的材料作為補償導線,將冷端延伸到溫度恒定的地方。

            補償導線在使用中注意事項:

            (1)補償導線的選擇

            補償導線一定要根據所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。例如,k型偶應該選擇k型偶的補償導線,根據使用場合,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℃。普通級誤差為±2.5℃,精密級為±1.5℃。

            (2)接點連接

            與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致,儀表柜有風扇的地方,接點處要保護不要使得風扇直吹到接點。

            (3)使用長度

            因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準確,在控制中嚴重時會產生溫度波動。
            根據我們的經驗,通常使用熱電偶補償導線的長度控制在15米內比較好,如果超過15米,建議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,抗干擾強。

            (4)布線

            補償導線布線一定要遠離動力線和干擾源。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)屏蔽補償導線

            為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補償導線。對于現場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強干擾。

            4.補償電橋法

            補償電橋法是利用不平衡電橋產生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。補償電橋現已標準化。

            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是用溫度系數很小的錳銅絲繞制而成的;RCu是有溫度系數較大的銅線繞制而成的補償電阻,0℃時,RCu=1 ;Rs的值可根據所選電偶的類型計算確定。

            此橋串聯在熱電偶測量回路中,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℃)調整電橋平衡,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,產生一不平衡電壓△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,可是電橋產生的不平衡電壓△U在一定溫度范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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