在使用摘要熱電偶的溫度測量中，一般使用熱電偶補償導線(xiàn)。 但是，調查結果表明，由于補償導線(xiàn)的使用不正確，產(chǎn)生了很多問(wèn)題。 本文介紹了補償導線(xiàn)的原理，總結了常見(jiàn)的錯誤使用形式，并對同時(shí)發(fā)生的偏差進(jìn)行了理論分析，指出了正確的使用方法和注意事項。 關(guān)鍵詞熱電偶補償導線(xiàn)的使用方法誤差熱電偶補償導線(xiàn)廣泛應用于熱電偶溫度測量。 如果理解熱電偶補償導線(xiàn)的原理、功能、作用方法、注意事項，就能充分發(fā)揮熱電偶補償導線(xiàn)的作用，否則就相反了。 某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進(jìn)的一系列球化爐裝置，裝置的二十多個(gè)測溫點(diǎn)， 設備安裝員對熱電偶負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負負 負、負、負、負、負、正、負、負、負、負、負、正、負、負、正、負、正、負、正、負、正、負、負 正負負負負負負實(shí)際上，在很多熱電偶測溫現場(chǎng)，用普通銅線(xiàn)接線(xiàn)的占40%，用補償線(xiàn)接線(xiàn)的只占60%。 其原因之一是，由于熱電偶設備的使用者不理解補償導線(xiàn)的功能，因此認為只要發(fā)揮連接的作用，普通的導線(xiàn)即可。 第二，設備制造商安裝熱電偶時(shí)使用的連接線(xiàn)是普通的導線(xiàn)，但從使用者的立場(chǎng)來(lái)看，設備設置人員是專(zhuān)家，做法非常正確，不能引起應有的疑問(wèn)。 在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶作為溫度傳感器廣泛用于溫度測量和控制，但在使用中如不注意正確的使用方法，測溫和控制溫度會(huì )產(chǎn)生較大偏差，嚴重時(shí)會(huì )直接導致經(jīng)濟損失，因此值得重視。 另一方面，熱電偶的測溫原理的概要將由兩種不同的均質(zhì)材料a、b構成的電路(參照圖1 )稱(chēng)為熱電偶。 連接在a、b材料的兩端的接點(diǎn)分別用j1、j2表示，j1、j2的接點(diǎn)溫度t1與t2不同時(shí)，在電路中產(chǎn)生電位，稱(chēng)為通常熱電勢。 在a、b的材料一定的情況下，熱電勢的大小依賴(lài)于t1、t2之間的溫度差，eab(t1、t2) = eab ( t1) + EBA ( t2) = eab ( t1)-eab ( t2) (1)式中: eab(t1、t2)> <； br/>； <； br/>； 材料是a、b熱電偶，接點(diǎn)溫度t1、t2間的溫度差電位。 eab(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點(diǎn)溫度為t1時(shí)的電位。 eab(t2 )、eba(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點(diǎn)溫度為t2時(shí)的電位，這2項的大小相等，符號相反。 為了統一和規范熱電偶材料，國家有關(guān)標準規定了構成熱電偶材料a、b的成分、純度，給出了a、b材料的組合形式，統一用一個(gè)字母命名型號，如k型、s型等。 為了便于使用，將各種型號的熱電偶溫度值和電位關(guān)系統一為相對于0℃的電位值，這里用t0表示，制作各種型號的熱電偶索引表，容易調查計算。 這樣，對于圖1的形式，式(1)變換成eab(t1、t2)=eab(t1、t0)-eab(t2、t0)(2)是我們當前使用的實(shí)用的形式，只要知道t1、t2，就能夠從比例表中檢測eab(t1、t0)和eab(t2、t0) 圖1中的左圖是原理圖，在該圖中不能測定熱電勢的右圖是現在實(shí)際使用的測定電路，在熱電偶的兩極連接測定導線(xiàn)，根據熱電偶的中間導體的法則，如果在右圖中接點(diǎn)j2、j3的溫度相同，則為t2，連接的導線(xiàn)全部為同種的均質(zhì)材料，圖1中的右圖與左圖相同 雙熱電偶補償導線(xiàn)1 .連接導體規律和中間溫度規律首先分析熱電偶的連接導體規律和中間溫度規律。 在實(shí)際應用中，儀表和熱電偶總是有距離，如圖2所示。 c、d也是2種均質(zhì)材料，根據熱電偶的中間導體的規律，導出測定的總電位ez的式子是ez=eab(t1、t3)+ecd(t3、t2)(3)式(3)是熱電偶連接導體的規律。 如果連接不是段，則總電位ez類(lèi)似地也是每個(gè)部分的和。 在圖2的測定中，測定端子的總電位優(yōu)選為熱電偶eab(t1、t2)，考慮進(jìn)行控制，以使在儀表測定中不會(huì )在中間連接產(chǎn)生附加電位，eab(t1、t2)=ez=eab(t1、t3)+eab(t3、t2)(4)式(4)中將t3稱(chēng)為中間溫度 這樣，要求找到某種材料c、d，其特性將滿(mǎn)足ecd(t3、t2)=eab(t3、t2)(5)式(5)材料稱(chēng)為熱電偶的補償導線(xiàn). 由于熱電偶的種類(lèi)很多，熱電偶補償導線(xiàn)的種類(lèi)也很多。 2 .在工業(yè)溫度測量和溫度控制中正確使用補償導線(xiàn)的工業(yè)溫度測量控制中，由于熱電偶使用的位置始終與測量控制表(以下簡(jiǎn)稱(chēng)儀表)有一定的距離，因此需要用補償導線(xiàn)從熱電偶的輸出端連接到測量控制表的輸入端。 由于熱電偶和補償導線(xiàn)有正負極，配線(xiàn)時(shí)請連接正極和正極、負極和負極。 如圖3所示。 在圖3中，t3和t2的溫度差會(huì )導致測量誤差。因此，不同類(lèi)型的熱電偶不能混合使用不同類(lèi)型的補償導線(xiàn)，因為補償導線(xiàn)的作用補償t3和t2。 三、常見(jiàn)補償導線(xiàn)使用中的誤差1 .熱電偶補償導線(xiàn)的正負極和熱電偶相反，熱電偶補償導線(xiàn)的正負極和熱電偶的正負極相反，熱電偶的正負極和儀表的正極的連接正確，以k型偶數為例如圖4所示。 這種錯誤在應用中比較普遍，因為連接后被控制對象的溫度變化趨勢與顯示儀表一致。 除此之外，目前熱電偶補償導線(xiàn)產(chǎn)品的很多標記都不規范，有些制造商的顏色可能會(huì )錯誤。 下面分析這種情況產(chǎn)生的誤差。 如果正確地連接，則儀表所接受總熱電勢為ez=ek(t1，t3)+ekx(t3，t2)=ek(t1，t3)+ek(t3，t2)=ek(t1，t2)(6)，根據中間導體的法則，儀表所接受的總熱電勢為e&prime； z=ek(t1，t3)+ekx(t3，t2)(7)kx擴展型補償導線(xiàn)具有e&prime； 當計算出kx(t3，t2)=-ekx(t3，t2)=-ek(t3，t2)(8)時(shí)，儀表測量值為ez&prime； -ez=ek(t1，t3)-ek(t3，t2)-ek(t1，t3)-ek(t3，t2)=2ek(t3，t2)(9)一般工業(yè)爐附近溫度至少比控制間的溫度高8℃. 由此產(chǎn)生的誤差恰好是補償導線(xiàn)的補償值的2倍。 在k型偶數情況下，微分電位值大致為40℃/(&mu； v )左右，測量溫度比實(shí)際溫度約低16℃。 將控制溫度設定為600℃時(shí)，實(shí)際溫度應為616℃左右。 根據以上分析，熱電偶補償導線(xiàn)的正負極相反，不僅沒(méi)有補償作用，誤差也比不連接補償導線(xiàn)倍，因此補償導線(xiàn)在連接時(shí)必須注意極性。 不知道熱電偶補償導線(xiàn)的極性時(shí)，取下補償導線(xiàn)，將其一端絕緣后擰緊，放入熱水杯中，用普通的測試器直流電壓范圍zui低速級測量另一端的2條線(xiàn)，測試器上顯示測量電壓的正負，信號的正極成為補償導線(xiàn)的正極。 2 .使用的補償導線(xiàn)的形式，同種補償導線(xiàn)中沒(méi)有配合同種熱電偶，如果選定的補償導線(xiàn)種類(lèi)不同，同樣會(huì )產(chǎn)生誤差。 假設使用s型熱電偶，如圖5所示選擇了k型偶數的補償導線(xiàn)kx。 根據中間導體的法則，如果正確使用儀表接受的總熱電勢為e&prime的z(t1，t2)=es(t1，t3)+ekx(t3，t2)(10型偶數補償導線(xiàn)sc，則不考慮補償導線(xiàn)自身的誤差，儀表測定的總電位為ez(t1，t2)=es(t1，t3)=es(t3，t3) 即使在-ez=ek(t3，t2)-es(t3，t2)-ek(t3，t2)-es(t3，t2)(12型熱電偶工作溫度為900℃、控制間環(huán)境溫度為25℃的情況下，在t3-t2=8℃下調查s偶數和k偶數的索引表，結果電位差為ek(t3，t2)-es(t3，t2) 儀表控制在900℃時(shí)，實(shí)際值只有875.1℃，誤差只有24.9℃。 上述情況又使極性相反，儀表的測量值升高，儀表顯示900℃時(shí)，實(shí)際溫度為933.2℃，誤差為33.2℃。 3 .補償導線(xiàn)和導線(xiàn)混合在一起的實(shí)際應用中，由于補償導線(xiàn)不長(cháng)，常用普通導線(xiàn)連接，補償導線(xiàn)斷開(kāi)后再連接普通導線(xiàn)。 圖6表示2種補償導線(xiàn)和通常導線(xiàn)混合存在的情況。 在圖6(b )的情況下，通過(guò)中間導體的法則進(jìn)行分析，將熱電偶的型號設為y(y表示熱電偶的分度編號中的任意一個(gè))，將補償導線(xiàn)設為yx，將儀表測量端的總熱電勢設為e&prime； 如果z=ey(t1，t3)+eyx(t3，tn)+ec(tn，t2)(13)tn與t2溫度大致相等，則ec(tn，t2)=0，即使用導線(xiàn)連接也不會(huì )產(chǎn)生影響。 如果tn和t2的溫度不相等，則有補償導線(xiàn)，因此接點(diǎn)tn也遠離熱工設備的周?chē)?，tn總是小于t3，在室溫下與t2沒(méi)有太大差異時(shí)，ec(tn，t2)的電位較小，用導線(xiàn)連接的影響較小。 在圖6(a )的情況下，若按照中間導體的規律進(jìn)行分析，則在e&prime即z=ey(t1，t3) + eyx1c(tn1) + ecy1x(tn2) + ETX ( t 3，t2)(14 )對式( 14 )中，eyx1c ( TN1)、ecy1x ( TN2)、補償導線(xiàn)的任意一個(gè)電極與連接導線(xiàn)的電位相同。 如果tn1=tn2，eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2)=0，則中間連接代碼不影響。 tn1&ne； tn2、eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2)&ne； 0、中間連接導線(xiàn)的影響依賴(lài)于補償導線(xiàn)的材料yx1和連接導線(xiàn)的材料c的電位與tn1、tn2之差。 eyx1c(tn1)+ecy1x(tn2 )可以是正數，也可以是負數。 折疊合成溫度值與采用哪個(gè)熱電偶有關(guān)。 通常，廉價(jià)金屬熱電偶的微分電位大于貴金屬熱電偶。 因此，如上所述影響折合溫度，貴金屬熱電偶的影響較大。 四、補償導線(xiàn)的使用注意事項1 .補償導線(xiàn)的選擇補償導線(xiàn)必須根據使用的熱電偶種類(lèi)和使用的情況正確選擇。 例如，選擇k型偶數或k型偶數的補償導線(xiàn)，根據使用情況選擇工作溫度范圍。 通常kx的工作溫度為-20~100℃，大范圍為-25~200℃。 普通級誤差為±； 2.5℃，精密級為±； 1.5℃。 2 .接點(diǎn)連接和熱電偶端子的2個(gè)接點(diǎn)盡量接近，盡量使2個(gè)接點(diǎn)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(pán)上有風(fēng)扇的場(chǎng)所、觸點(diǎn)部不使風(fēng)扇直接接觸觸點(diǎn)。 3 .使用長(cháng)度為1的熱電偶的信號較低，為微伏特級，所使用的距離過(guò)長(cháng)時(shí)，信號衰減和環(huán)境中的強電場(chǎng)干擾耦合會(huì )使熱電偶信號失真，測量和控制溫度變得不正確，控制過(guò)程中發(fā)生嚴重的溫度變化。 1根據我們的經(jīng)驗，通常較好將熱電偶補償導線(xiàn)的長(cháng)度控制在15米以?xún)取?如果超過(guò)15米，建議使用溫度變送器發(fā)出信號。 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 .接線(xiàn)補償導線(xiàn)的接線(xiàn)應遠離動(dòng)力線(xiàn)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(xiàn)可采用屏蔽補償導線(xiàn)，以提高熱電偶連接線(xiàn)的抗干擾性。 現場(chǎng)噪聲源較多時(shí)，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。

景色前進(jìn)

本文熱電偶高頻詞： 測量  補償導線(xiàn) 

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