综合校验仪热电偶功能的检定

　　0　引言

　　综合校验仪(以下简称校验仪)广泛应用于电力、石油、化工和计量等众多领域,是炼油厂、化工厂、热电厂等工矿企业检定、校验、修理温度、压力和流量等二次仪表的必备仪器。它主要由标准电压源、电流源、电阻源、标准数字电压表、电流表和电阻表等部分组成,可提供模拟热电偶输出、模拟热电阻输出以及电信号—温度、电信号—压力等转换功能。但是目前对于综合校验仪的模拟热电偶、模拟热电阻参数如何检定,没有统一或现行的检定方法作为技术支持,为此,本文提出了一种检定方法供大家参考。

　　1　热电偶测温原理

　　图1为热电偶测温原理示意图,其中,直接用作测量介质温度t的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端t0(也称为补偿端);冷端与测温仪表连接,仪表利用测得的热电势根据计算可以得到温度值。

　　热电偶的输出热电势不但与热电偶的材料,温度t有关,还与冷端温度t0有关,其关系式为:

　　式中:E(t,0)为测量端温度为t,冷端温度为0℃时热电偶的输出热电势;E(t,t0)为测量端温度为t,冷端温度为t0时热电偶的输出热电势;E(t0,0)为测量端温度为t0,冷端温度为0℃时热电偶的输出热电势。

　　由式(1)可知,为了得到测量端温度t,只需要测得热电势E(t,0),然后根据ITS-90《常用热电偶、热电阻分度表》即可得到测量端温度值t=f[E(t,0)]。

　　2　校验仪的种类

　　在实际使用中,热电偶的冷端温度一般不是0℃,而是环境温度t0,这个温度还会在一定的范围内波动,此时热电偶输出的热电势为E(t,t0),用仪表测量该热电势,查ITS-90《常用热电偶、热电阻分度表》可以得到温度值t′=f[E(t,t0)],需要指出的是t′≠t-t0。

　　为了测出热端温度t(即热电势E(t,0)),可以用下列二种方法来实现:一是将热电偶的冷端置于冰瓶中,使t0=0℃,此时E(t,t0)=E(t,0),即温度仪表为无冷端温度补偿功能型,但是这种方法在使用中比较麻烦,需要使用冰瓶;二是对热电偶的冷端增加一个补偿电势E(t0,0),而且该补偿电势随冷端温度变化特性必须与所使用热电偶的热电特性一致,该法可以通过一定的硬件和软件来实现,即温度仪表增加了一个温度传感器,该温度传感器与热电偶冷端或热电偶补偿导线的冷端处于同一温度t0中,由其测得环境温度t0,并用软件对热电偶的冷端温度自动补偿,目前这种方法在大多数温度仪表中得到采用(即冷端温度自动补偿型温度仪表),但是需要注意的是热电偶的冷端到温度仪表的输入端必须用补偿导线而非一般的金属线连接。

　　由上述可知,校验仪根据内部结构不同分为二种,无冷端温度补偿型和冷端温度补偿型。由于内部结构不同,这二种校验仪的检定方法也稍有不同。