热电偶测温及其冷端温度补偿

　　我厂工业温度测量中大多采用测温仪表与热电偶或热电阻配合来显示被测温度。本文通过热电偶测温的基本原理和热电偶中间温度定律,介绍了温度补偿的几种常用方法[1],并以数字显示调节仪为例,具体介绍了仪表冷端自动补偿电路的原理。

　　1　热电偶测温原理

　　众所周知,热电偶的测温原理是一对异质金属A、B组成闭合回路,将其接点a、b置于不同温场中时,就会产生温差电效应,回路中就会有电流,两接点就产生相应的热动势,通过测定该热电势就可以实现温度的测量。

　　2　中间温度定律

　　热电偶回路两接点温度为t、t0的热电势等于热电偶在温度t、tn时的热电势与温度为tn、t0时的热电势的代数和,其中tn是介于t、t0之间的一个中间温度,即

　　这就是热电偶的中间温度定律。

　　由(1)式可见,当tn>0℃时,热电偶的热电势减少了EAB(tn,t0),这将使测量仪表的示值下降。因此,当热电偶的参考端温度不为0℃时,为了测出实际温度,就必须对热电偶的参考端温度进行补偿或修正。

　　下面介绍几种常用的修正方法。

　　3　热电偶参考端温度补偿、修正方法

　　3·1　热电势补正法

　　由中间温度定律得知,参考端温度为tn时的热电势为

　　可见,参考端温度t0≠0℃且tn恒定不变时,EAB(tn,t0)是一个常数。因此,只要将测得的热电势EAB(t,tn)加上EAB(tn,t0)就可获得EAB(t,t0)的电动势。

　　3·2　温度补正法

　　对于直读热电势的仪器用热电势补正法对参考端温度进行修正比较方便,对于直读温度值的显示仪表,如果用热电势补正法则需多次查表计算,在生产现场实际使用中很不方便,因此可采用温度补正法。

　　补正的原理是热电势输入仪表后,仪表指示的温

　　式(2)即为温度补正法计算公式,补正系数K为两平均热电势率的比值,不同材料的热电偶在不同的使用温度下,所对应的K值不同。K值可通过查《热电偶K值表》获得。

　　3·3　调仪表起始点法

　　在实际工作中常用此法。由于仪表示值tn是对应于热电势EAB(tn,t0),在仪表检定完之后,将仪表的起始值调至室温tn,这就相当于事先给仪表加了一个电势EAB(tn,t0),将仪表装于热电偶测量电路中进行温度测量时,热电偶的热电势EAB(t,tn)就与仪表的初始热电势EAB(tn,t0)相叠加,其结果为EAB(t,tn)+EAB(tn,t0)=EAB(t,t0),使仪表正好显示测量温场的实际温度值。直读式仪表使用此法方便快捷。

　　以上三方法仅适用于tn恒定不变或比较稳定的条件,但是热电偶实际工作的环境条件常常比较恶劣,温度通常波动较大,仅用上述三种方法常常无法准确修正。在工业中,通常采用补偿导线延长热电极的方法来消除tn及tn温度波动的影响。