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熱電偶補償導線的原理與選擇

編輯：熱電偶廠家日期：2019-12-29 00:00所屬欄目：資訊人已圍觀站內編號：2101

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1、熱電偶補償導線的原理

1 )熱電偶的測溫原理

已知熱電偶的工作原理是由兩種不同材質的均勻導體構成的閉合電路，當導體的兩端存在溫度差時，電流流過導體的兩端，形成熱電動勢。將儀表放入電路后，儀表將該熱電動勢轉換為相應的溫度。圖1 :

熱電偶補償導線的原理與選擇

a、b兩種導體的一端通過焊接形成節點，是工作端，位于測量對象介質上。另一端連接測溫計，作為基準端。

為了更好地理解以下內容，將由上述測溫電路形成的熱電動勢表示為EAB(T1，T0 )

由a、b兩種導體構成的熱電偶理解為工作端溫度為T1、基準端溫度為T0、所形成的熱電動勢為EAB(T1、T0)。

特別要強調的一點是，熱電偶的測溫始終是測量熱電偶兩端的熱電動勢。測量儀將熱電動勢轉換為溫度，因此可以看到溫度的數值。

1 )熱電偶補償導線的原理:

在實際應用中，測量和控制儀始終與熱電偶有一定的距離。如圖2所示

在這種情況下，為了測量熱電偶的信號，必須在熱電偶(圖中a、b )的后面連接另一根導線

表。圖中的c、d是連接熱電偶和測溫計的導線。

熱電偶補償導線的原理與選擇

圖中，工作端溫度T1、a、b與c、d連接部位的溫度為T2，計測器端(基準端)的溫度為T0.

總回路的總電動勢e可分為兩個熱電動勢之和，即a、b分為一級，熱電動勢分為EAB(T1、T2)、c、d分為另一級，熱電動勢分為ECD(T2、T0)

E= EAB(T1，T2)+ ECD(T2，T0 ) (熱電偶中間導體定律) (1)

在上圖中，如果c、d的材質與a、b完全相同，則相當于c為a、d為b，熱電偶a、b在T2(中間溫度)形成了連接點，在這種情況下，環路總電位如下所示

E= EAB(T1，T2)+ EAB(T2，T0)= EAB(T1，T0 ) (熱電偶中間溫度定律) (2)

由式(2)可知，在相同的熱電偶中，如果在中間形成連接點，則總電位與連接點的溫度(中間溫度)無關，僅與工作端和基準端的溫度有關。這就是我們想要的。熱電偶接線不需要考慮中間的連接點的有無和連接點的溫度，與熱電偶連接在介質和儀表上的情況相同。

讓我們比較一下公式(2)和公式(1)。如果能找到某種材料c、d，那么可以滿足以下條件

ECD(T2，T0)= EAB(T2，T0) (3)

式(1)為

E= EAB(T1，T2)+ ECD(T2，T0)= EAB(T1，T2)+ EAB(T2，T0)= EAB(T1，T0) (4)

滿足式(3)的材料c、d稱為熱電偶a、b的補償導線。

還可以理解，盡管式(4)使用補償導線將T2擴展到T0，但是zui之后的測量結果是使用導線c和d來補償由于在T2處的連接導致的附加電勢，與T2無關。這就是為什么c、d被稱為補償導線

1、為什么用熱電偶補償導線？

既然熱電偶能達到測溫目的，為什么要使用補償導線呢

讓我們看看測量的實際應用。

一般來說，為了便于監視和操作測量儀器，測量儀器的溫度幾乎一定，非常方便

放置操作臺離實際測溫點有一定的距離。在這個距離上，一般情況很復雜

例如通過動力源，有電磁干擾等，有可能經常受到外力的作用。使用熱電偶線會導致測量誤差，使用時容易破損，存在頻繁更換等問題。另外，熱電偶線材的材料一般很貴，長距離使用的話成本也非常高。這些都是使用補償導線的理由。

總之，使用補償導線具有以下優點

1 )改善熱電偶的測溫線路的物理性能和機械性能，采用多芯線芯或小徑補償導線可以提高線路的撓性，配線方便，還可以調節線路電阻或隔斷干擾

2 )降低測量線路成本，在熱電偶和測量裝置之間的距離遠的情況下，使用補償導線可以節約很多熱電偶材料，特別是在使用貴金屬熱電偶的情況下。

2、熱電偶補償導線的分類

熱電偶補償代碼可分為兩類:

1 )延長型補償導線

延長型補償引線也稱為延長型引線，其合金線名義化學成分和熱電動勢的公稱值與配合的熱電偶相同，字母&ldquo； X&rdquo；在熱電偶分度代號后附加，例如&ldquo； KX&rdquo；表示k型熱電偶用延長型補償導線。

2 )補償型補償導線

補償型補償引線也稱為補償型引線，其合金線的名義化學成分與配合的熱電偶不同，但其熱電動勢值在0-100℃或0-200℃時與配合的熱電偶的熱電動勢公稱值相同，字母&ldquo； C&rdquo；在熱電偶分度代號后附加，例如&ldquo； KC&rdquo；的雙曲馀弦值。不同的合金線適用于同一索引號的熱電偶，可以用字母區分。

3、正確選擇熱電偶補償導線的方法

1 )補償導線的分度代號必須與使用的熱電偶一致。例如，k型熱電偶必須使用k型偶補償導線。

2 )根據使用環境的溫度進行選擇時，補償導線的工作溫度范圍較低，一般分為0-100℃和0-200℃兩種，0-100℃的價格較低，可根據實際需要進行選擇。

3 )現場干擾源較多時，可選擇抗干擾性強的屏蔽型補償導線。

4 )同時存在多個測溫點時，可選擇內置多組補償導線的電纜。

4 .補償導線使用注意事項

1 )補償導線的選擇補償導線必須根據使用的熱電偶種類和使用時正確選擇。例如，應該選擇k型偶數或k型偶數補償導線。

2 )接點連接和熱電偶端子的2個接點盡量接近，盡量使2個接點的溫度一致。與儀表端子的連接部盡量保持溫度一致，保護儀表盤上有風扇的場所、觸點部不使風扇直接接觸觸點。

3 )由于使用長度為熱電偶信號較低，為微伏級，使用距離過長時，信號衰減和環境中強電場的干擾耦合可使熱電偶信號失真，測量和控制溫度不正確，嚴重情況下產生溫度變動。一般情況下，較好使用熱電偶將導線長度控制在15米以內，但如果超過15米，則建議使用溫度變送器發送信號。溫度變送器將對應于溫度的電位值轉換為直流電流并傳送，因而抗噪聲能力強。

4 )配線補償導線的配線必須遠離動力線和噪聲源。在不可避免的地方，盡量采用交叉方式，不要平行。

5 )屏蔽補償導線可以采用屏蔽補償導線，以提高熱電偶連接線的抗干擾性。現場噪聲源較多時，效果較好。但是，必須嚴密地接地屏蔽層。屏蔽層不僅不起屏蔽的作用，還增強噪聲

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