热电偶冷端温度的补偿方法

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：通常要求T0＝0℃，但在实际使用中要做到这一点比较困难，因而产生了热电偶冷端温度补偿问题。当冷端温度升高时，RCu值随之增大，电桥失去平衡，Uab相应增大，此时热电偶电势Ex由于冷端温度升高而减小。桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使它们处于同一温度之下。

热电偶的输出电势是两结点温度差的函数。为了使输出电势是被测温度的单一函数，一般将T作为被测温度端，T0作为参考温度端（固定冷端）。通常要求T0＝0℃，但在实际使用中要做到这一点比较困难，因而产生了热电偶冷端温度补偿问题。

1.0℃恒温法

如图7-12所示为0℃恒温法示意图。把热电偶的参考端置于冰水混合物容器里，使T0＝0℃。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使其相互绝缘。近年来已研制出一种能使温度恒定在0℃的半导体致冷器件。

pagenumber_ebook=102,pagenumber_book=96

图7-12　0℃恒温法示意图

2.补正系数修正法

利用中间温度定律可以求出T0≠0时的电势。该方法较精确，但烦琐。因此，工程上常用补正系数修正法实现补偿。设冷端温度为tn，此时测得温度为t1，其实际温度应为

t＝t1＋ktn

式中，k为补正系数。表7-2给出了铂铑-铂（s）和镍铬-镍硅（k）的补正系数。

例如，用镍铬-考铜热电偶测得介质温度为600℃，此时参考端温度为30℃，则通过查表可得k＝0.78，故介质的实际温度为

t＝600℃＋0.78×30℃＝623.4℃

表7-2　热电偶的补正系数

pagenumber_ebook=102,pagenumber_book=96

续表

pagenumber_ebook=103,pagenumber_book=97

3.计算修正法

计算修正法是指用普通室温计算出参考端实际温度TH以补偿冷端温度的方法。利用公式计算

例如，用铜-康铜热电偶测某一温度T，参考端在室温环境TH中，测得热电动势EAB（T，TH）＝1.999mV，又用室温计测出TH＝21℃，查阅此种热电偶的分度表可知，EAB（21，T0）＝0.832mV，故得

EAB（T，0）＝EAB（T，21）＋EAB（21，T0）＝1.999＋0.832＝2.831mV

提　醒

既不能只按1.999mV查表，认为T＝49℃，也不能把49℃加上21℃，认为T＝70℃。

4.零点迁移法

零点迁移法适用于冷端不是0℃，但十分稳定的场合，如恒温车间或有空调的场所。

实质：在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳定不变，电动势EAB（TH，0）是常数，利用指示仪表上调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。

例如，用动圈仪表配合热电偶测温时，如果把仪表的机械零点调到室温的刻度上，在热电动势为零时，指针指示的温度值并不是0℃，而是TH。而热电偶的冷端温度已是只有当热端温度T＝TH时，才能使EAB（T，TH）＝0，这样，指示值就和热端的实际温度一致了。这种办法非常简便，而且一劳永逸，只要冷端温度总保持在TH不变，指示值就永远正确。

5.冷端补偿器法

冷端补偿器法是指利用不平衡电桥产生热电势，以补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值的方法。不平衡电桥由R1、R2、R3（锰铜丝绕制）、RCu（铜丝绕制）4个桥臂和桥路电源组成。冷端补偿器法如图7-13所示。

设计时，在0℃下使电桥平衡（R1＝R2＝R3＝RCu），此时Uab＝0，电桥对仪表读数无影响。使用时，选择RCu的阻值使电桥保持平衡，电桥输出Uab＝0。当冷端温度升高时，RCu值随之增大，电桥失去平衡，Uab相应增大，此时热电偶电势Ex由于冷端温度升高而减小。若Uab的增量等于热电偶电势Ex的减小量，回路总电势Uab的值就不会随热电偶冷端温度变化。

pagenumber_ebook=104,pagenumber_book=98

图7-13　冷端补偿器法示意图

提　醒

（1）不同材质的热电偶所配的冷端补偿器的限流电阻R不一样，互换时必须重新调整。

（2）桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使它们处于同一温度之下。

热电偶冷端温度的补偿方法

相关推荐