熱電偶的工作原理與冷端補償

　　熱電偶是工業(yè)測溫常用的儀表，由于比熱電阻等測溫范圍更寬，所以應(yīng)用廣泛。

　　一、工作原理

　　1.熱電偶是溫度測量儀器中常用的溫度測量元件。它直接測量溫度，將溫度信號轉(zhuǎn)換為熱電勢信號，將信號引入控制系統(tǒng)，通過溫度變送器轉(zhuǎn)換為4-20ma顯示溫度。

　　⒉熱電偶溫度測量的基本原理是，當(dāng)兩端有溫度梯度時，電流通過兩種不同成分的材料導(dǎo)體A和B。此時，兩端之間存在電勢-熱電勢，即所謂的塞貝克效應(yīng)。

　　3.熱電偶電極A、B兩個接頭通常采用電弧焊、電熔焊、錫焊等焊接。焊點應(yīng)光滑、直徑小、接觸良好、牢固，以提高熱電偶的靈敏度和耐久性。

　　4.兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，高溫端為工作端T，低溫端為自由端T，通常在恒溫下。電勢的方向和大小與導(dǎo)體材料和兩個連接點的溫度有關(guān)。

　　這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)，由兩個導(dǎo)體組成的電路被稱為熱電偶，這兩個導(dǎo)體被稱為熱電極，電勢被稱為熱電勢。根據(jù)熱電勢與溫度之間的函數(shù)關(guān)系制作熱電偶分度表;

　　5.熱電偶的熱電位是熱電偶工作端溫度函數(shù)的差異，而不是熱電偶冷端和工作端溫差的函數(shù)。當(dāng)熱電偶材料均勻時，僅與熱電偶材料的成分和兩端溫差有關(guān)。當(dāng)確定熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分時，熱電偶的熱電位僅與熱電偶的溫差有關(guān);如果熱電偶的冷端溫度保持在1，熱電偶的熱電位只是工作端溫度的單值函數(shù)。

　　6.常用的熱電偶分度號

　?、巽K老10-鉑熱電偶(分度號)S)0-1600℃的測溫范圍;

　　②鉑姥30-鉑鈍6熱電偶(分度號)B)0-1700°C的測溫范圍;

　?、坻囥t-鎳硅熱電偶(分度號)K)測溫范圍為-200-1200℃;

　　④鎳鉻-康銅熱電偶(分度號)E)測溫范圍為-200- 900℃;

　　二、冷端補償

　　自由端溫度為0℃。根據(jù)時間條件，不同的熱電偶爾有不同的分度表。根據(jù)熱電效應(yīng)原理，其熱電勢與兩端溫度有關(guān)0℃給出的條件。但在實際使用中，由于環(huán)境溫度的影響，冷端往往靠近被測物體，其溫度不能保持0℃，導(dǎo)致測量誤差。

　　必須采取相應(yīng)的補償或修正措施。常用的方法有冷端恒溫法、補償導(dǎo)線法、補償橋法、計算修正法等。

　　三、補償導(dǎo)線

　　1.補償線在一定溫度范圍內(nèi)(0)-100℃)與熱電偶和測量裝置相同標(biāo)稱值的絕緣線連接，以補償與熱電偶連接處溫度變化引起的誤差。

　　2.熱電偶材料屬于貴金屬，補償導(dǎo)線相對便宜。熱電偶輸出的溫度信號可以傳輸?shù)竭h(yuǎn)離數(shù)百米的控制室，并發(fā)送到顯示器或控制器。

　　3.相當(dāng)于將熱電偶延伸到溫度恒定的地方，解決了熱電偶冷端在熱設(shè)備附近造成的高溫和溫度不穩(wěn)定問題，使用方便，常用于熱電偶的安裝。它們是特殊的導(dǎo)線，補償導(dǎo)線只能與相應(yīng)的熱電偶一起使用，正極性和負(fù)極性是不可逆轉(zhuǎn)的。