1,， 熱電偶補償導(dǎo)線的原理

1）   熱電偶的測溫原理

我們知道，熱電偶的工作原理是兩種不同材質(zhì)的均勻?qū)w組成的閉合回路,，在導(dǎo)體兩端存在溫差時,，導(dǎo)體兩端就會有電流通過,，形成熱電動勢。在回路中接入儀表,，儀表就把此熱電動勢轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度,。如圖1：

A,B 兩種導(dǎo)體,，一端通過焊接形成結(jié)點,，為工作端，位于待測介質(zhì),。另一端接測溫儀表,，為參考端。

     為更好地理解下面的內(nèi)容,，我們將以上測溫回路中形成的熱電動勢表示為E_AB（T1,T0）,

理解為：A,、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶，工作端溫度為T1,參考端溫度為T0,，形成的熱電動勢為E_AB（T1,T0）,。

      需要特別強調(diào)的是：熱電偶測溫，歸根結(jié)底是測量熱電偶兩端的熱電動勢,。測量儀表能夠讓我們看到溫度數(shù)值,，是因為它已經(jīng)將熱電動勢轉(zhuǎn)換成了溫度。

1）   熱電偶補償導(dǎo)線的原理：

實際應(yīng)用中,，測量或控制儀表離熱電偶總有一定的距離,。如圖2.

此時需要在熱電偶（圖中A、B）后再接一段導(dǎo)線,，才能將熱電偶的信號接到測溫

表上,。圖中C、D即為連接熱電偶和測溫儀表的導(dǎo)線,。

圖中，工作端溫度T1, A,、B與C,、D連接處溫度為T2, 測量儀表端（參考端）溫度為T0.

我們可以把總回路的總電動勢 E 分成兩段熱電動勢的和，即A,、B為一段,，熱電動勢為E_AB（T1,T2）,，C、D為另一段,，熱電動勢為E_CD（T2,T0）, 即：

           E= E_AB（T1,T2）+ E_CD（T2,T0）            （熱電偶中間導(dǎo)體定律）   （1）

    在上圖中,，如果C、D的材質(zhì)和A,、B*一樣,，即C即為A，D即為B,相當于熱電偶A,、B 在T2（中間溫度）處產(chǎn)生了一個連接點,，此時，回路總電勢為：

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

從式（2）我們可以看出,，只要是相同的熱電偶,，中間產(chǎn)生了連接點，則總電勢與連接點的溫度（中間溫度）無關(guān),，而只與工作端和參考端的溫度有關(guān),。這正是我們希望得到的。我們在熱電偶布線中,，不需要考慮中間有沒有連接點,，也不需要考慮連接點的溫度，而是和一根熱電偶連接到介質(zhì)和測量儀表一樣,。

      再來比較式（2）和式（1）,。如果我們能找到某種材料C、D,，它能滿足：

                  E_CD（T2,T0）= E_AB（T2,T0）                                  （3）

則式（1）成為：

      E= E_AB（T1,T2）+ E_CD（T2,T0）= E_AB（T1,T2）+ E_AB（T2,T0）= E_AB（T1,T0）        （4）

      滿足式（3）的材料C,、D我們稱為熱電偶A、B的補償導(dǎo)線,。

      式（4）還告訴我們,，使用了補償導(dǎo)線，我們將T2延伸到了T0,，但zui后我們的測量結(jié)果與T2無關(guān),，這樣我們也可以理解為，因為我們使用了導(dǎo)線C,、D,，是它補償了T2處連接所產(chǎn)生的附加電勢，而使得我們zui終測量不需要再考慮T2,，這也是C,、D為什么叫補償導(dǎo)線的原因，

1,， 為什么要使用熱電偶補償導(dǎo)線,。

大家會問,，既然熱電偶能夠達到測溫目的，為什么還要使用補償導(dǎo)線呢,？這要從溫度

測量的實際使用來看,。

一般來說，為了便于測量儀表的監(jiān)控與操作,，測量儀表都會放在溫度基本恒定并便于

放置的操控臺上，離實際的測溫點都有一定的距離,。在這個距離中,，一般來說情況比較復(fù)雜，

比如會經(jīng)過動力源,，有電磁干擾等等,，并且可能經(jīng)常會受到外力的作用。而使用熱電偶線就可能造成測量的誤差,，使用起來易于損壞,，需經(jīng)常更換等等。并且,，熱電偶絲的材料一般都比較貴重,，如果長距離使用，成本也非常高,。這些,，都是使用補償導(dǎo)線的原因。

總結(jié)起來,，使用補償導(dǎo)線有以下優(yōu)點：

1）  改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能,，采用多股線芯或小直徑補償導(dǎo)線可提高線路的撓性，接線方便,，也可調(diào)節(jié)線路電阻或屏蔽外界干擾,；

2）  降低測量線路成本，當熱電偶與測量裝置距離很遠,，使用補償導(dǎo)線可以節(jié)省大量的熱電偶材料,，特別是使用貴金屬熱電偶時。

2,， 熱電偶補償導(dǎo)線的分類

熱電偶補償導(dǎo)線分為兩大類：

1）  延長型補償導(dǎo)線

延長型補償導(dǎo)線又稱延長型導(dǎo)線,，其合金絲的名義化學(xué)成分及熱電動勢標稱值與配用的熱電偶相同，用字母“X”附在熱電偶分度號之后表示,，例如“KX”表示K型熱電偶用延長型補償導(dǎo)線,。

2）  補償型補償導(dǎo)線

補償型補償導(dǎo)線又稱補償型導(dǎo)線，其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同,，但其熱電動勢值在0-100℃或0-200℃時與配用熱電偶的熱電動勢標稱值相同,，用字母“C”附在熱電偶分度號之后表示,，例如“KC”。不同合金絲可以應(yīng)用于同一分度號的熱電偶,，并用附加字母區(qū)別,。

3， 如何正確選用熱電偶補償導(dǎo)線

1）   補償導(dǎo)線的分度號必須與所用熱電偶一致,，如K型熱電偶,，必須使用K型偶補償導(dǎo)線。

2）   根據(jù)使用環(huán)境的溫度來選擇,，補償導(dǎo)線的工作溫度范圍較低,，一般分0-100℃和0-200℃兩種，0-100℃的價格更低,，可根據(jù)實際的需要來選擇,。

3）   如果現(xiàn)場干擾源多，可以選擇抗干擾性強的屏蔽型補償導(dǎo)線,。

4）   如果同時有多個測溫點,，可選擇內(nèi)有多組補償導(dǎo)線的線纜。

4,， 補償導(dǎo)線使用中的注意事項

1）  補償導(dǎo)線的選擇
    補償導(dǎo)線一定要根據(jù)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(yīng)該選擇k型偶的補償導(dǎo)線。

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(fēng)扇的地方,接點處要保護不要使得風(fēng)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(huán)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,嚴重時會產(chǎn)生溫度波動。通常來說,，使用熱電偶補償導(dǎo)線的長度控制在15米內(nèi)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(yīng)的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強。

4）  布線
    補償導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線。對于現(xiàn)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

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