上海AG恒丰集团自動化係統工程有限公司

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熱電偶為什麽要進行溫度補償,補償方式又有哪幾種?
點擊次數:28 發布時間:2019-12-05
   對於已選定的熱電偶,當參比端溫度恒定時,則總的熱電動勢就成測量端溫度的單值函數。即一定的熱電勢對應著一定的溫度,而熱電偶的分度表中,參比端溫度均為0度。但在應用現場,參比端溫度千差萬別,不可能都恒定在0度,這就會產生測量誤差,這就是熱電偶要進行溫度補償的原因。

  熱電偶溫度補償方式大致可以分為以下4種:
  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,常常將冷端置於冰水混合物中,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,然後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.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是用溫度係數很小的錳銅絲繞製而成的;RCu是有溫度係數較大的銅線繞製而成的補償電阻,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在一定溫度範圍內基本上能補償由於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。
  3.補償導線法
  為了使熱電偶冷端溫度保持恒定(*好為0℃),可將熱電偶做的很長,使冷端遠離工作端,並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範圍內(0~150℃)具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能,若是用廉價金屬製成的熱電偶,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,選擇工作溫度範圍。通常kx工作溫度為-20~100℃,寬範圍的為-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,儀表櫃有風扇的地方,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幹擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控製溫度不準確,在控製中嚴重時會產生溫度波動。
  根據AG恒丰集团的經驗,通常使用熱電偶補償導線的長度控製在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
  為了提高熱電偶連接線的抗幹擾性,可以采用屏蔽補償導線。對於現場幹擾源較多的場合,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,反而增強幹擾。
  4.冷端溫度校正法
  由於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係曲線進行刻度的,因此冷端溫度不等於0℃時,就需對儀表指示值加以修正。如冷端溫度高於0℃,但恒定於t0℃,則測得的熱電勢要小於該熱電偶的分度值,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)
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