熱電偶使用說明(5熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償）

5、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

5.1 冷端溫度補(bǔ)償
根據(jù)熱電偶工作原理，對(duì)于一定材料的熱電偶，其熱電勢(shì)的大小與冷端和熱端的溫度有關(guān)，只有當(dāng)冷端溫度固定，熱電勢(shì)才與熱端溫度成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（即單值函數(shù)）。標(biāo)準(zhǔn)分度表是在規(guī)定冷端溫度為0℃的情況給出的，而實(shí)際使用熱電偶時(shí)，冷端溫度不可能固定在0℃，因此在實(shí)際使用熱電偶時(shí)必須對(duì)冷端溫度加以技術(shù)處理，以補(bǔ)償熱電偶的環(huán)境溫度至0℃之間的熱電勢(shì)，這一過程方法稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。以下分別介紹四種冷端溫度補(bǔ)償方法。

5.2 使用冰點(diǎn)器
將熱電偶的正負(fù)極分別與銅導(dǎo)線連接，并把連接點(diǎn)置入冰點(diǎn)器（盛有冰水混合物的容器）中，再將銅導(dǎo)線與顯示儀表或電位差計(jì)連接，根據(jù)連接導(dǎo)體定律和均質(zhì)導(dǎo)體定律可知，這時(shí)測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)就是熱電偶的總電勢(shì)，反應(yīng)的溫度就是測(cè)量端的真實(shí)溫度。這種方法較復(fù)雜但準(zhǔn)確度高，多用于計(jì)量部門和實(shí)驗(yàn)室中的精確測(cè)量。

5.3 使用補(bǔ)償導(dǎo)線
熱電偶在實(shí)際應(yīng)用中，一般冷端都距測(cè)溫點(diǎn)很近，冷端溫度受熱端溫度變化的影響較大，冷端溫度不穩(wěn)定就無法進(jìn)行補(bǔ)償，熱電偶做得太長又不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)連接導(dǎo)體定律可知，用補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶與顯示儀表就相當(dāng)于將熱電偶的冷端延長到了溫度相對(duì)穩(wěn)定的控制室或儀表柜中，再進(jìn)行補(bǔ)償就很容易了。

5.4 顯示儀表補(bǔ)償
將熱電偶的正負(fù)極直接用補(bǔ)償導(dǎo)線引入到顯示儀表中，在室溫時(shí)冷端熱端溫度相等沒有熱電勢(shì)輸出，顯示儀表一般顯示為0℃。如果將顯示儀表的零位設(shè)置為當(dāng)前的環(huán)境溫度，就補(bǔ)償了熱電偶從0℃到當(dāng)前的環(huán)境溫度這一段的熱電勢(shì)。現(xiàn)在顯示控制儀表內(nèi)部都設(shè)計(jì)有自動(dòng)溫度補(bǔ)償裝置，具體補(bǔ)償?shù)臏囟葘⒂蓛?nèi)置電阻測(cè)得當(dāng)前的環(huán)境溫度自動(dòng)加進(jìn)溫度顯示回路中。
采用顯示儀表補(bǔ)償時(shí)一定要用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端引到溫度相對(duì)穩(wěn)定的控制室或儀表柜中。這是工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法。

5.5 計(jì)算校正
熱電偶輸出的熱電勢(shì)實(shí)際上是熱端溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值減去冷端溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值之差。如果冷端溫度恒定可測(cè)（一般采用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端引到了溫度相對(duì)穩(wěn)定的控制室或儀表柜中），那么實(shí)際應(yīng)用中就可以通過顯示儀表修正或計(jì)算修正兩種方法進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，而不需采用復(fù)雜的冰點(diǎn)器。計(jì)算舉例如下：
用S型熱電偶測(cè)電爐溫度，用S型補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶和電位差計(jì)，電位差計(jì)測(cè)得熱電勢(shì)為9.902mv，電位差計(jì)所處位置的環(huán)境溫度為22℃，那么熱電偶此時(shí)測(cè)得的電爐的實(shí)際溫度為：

E（t，0） = E（t，22）+ E（22，0）= 9.902 + 0.125 = 10.027mv

查S型分度表可知：22℃對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)為0.125mv，10.027mv對(duì)應(yīng)的溫度值為1038.2℃，1038.2℃就是熱電偶此時(shí)測(cè)得的電爐的實(shí)際溫度。如果不進(jìn)行補(bǔ)償，9.902mv對(duì)應(yīng)的溫度值為1027.4℃，相差10.8℃。
實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)熱電偶的測(cè)溫原理及定律，靈活運(yùn)用熱電偶冷端補(bǔ)償方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件決定采用哪種補(bǔ)償方法，有時(shí)還要同時(shí)采用兩種補(bǔ)償方法。注意不要把冷端溫度簡(jiǎn)單地加進(jìn)顯示溫度中，而要換算成電勢(shì)值進(jìn)行計(jì)算，最后再查分度表換算回溫度值。