热电偶校准参考端温度的合理选择

　　一、规程对参考端温度的规定

　　对仪器示值的检定或校准， 是将仪器与一个准确度更高的标准直接或间接的比较过程。 仪器的示值特性可以描述为

　　式中：y———输出值;x1，……，xn———明显影响输出值的输入参数。

　　作为评价仪器合格与否的检定工作， 必须对x1，……，xn所有输入参数在标称工作范围内的有效组合下进行测量，才能评价仪器是否合格或超差。如果对每个输入参数xi取ki个检测点，则总共有k1，k2，……，kn个输入参数的组合， 显然多元输入参数仪器的检测工作量是很大的，减小ki值或对一些输入参数取固定值，可以简化检测工作，但同时也会带来评价不全面的问题。

　　在不考虑不均匀电势等因素影响的情况下， 理想热电偶的热电势 e 是其两端温度的二元函数，即 e=f(t，tr)。式中，t 和 tr分别是测量端温度和参考端温度。显然，只有在tr确定的情况下，e和t才有确定的关系， 才便于测量温度。另外，热电偶的示值误差是以分度表的数据为基准的，而分度表(或其多项式)的参考端为0℃，故现行热电偶检定规程均规定，检定时参考端温度为0℃(B偶要求可较宽)。 若实际使用的热电偶参考端不是0℃，就需要对参考端温度tr进行修正或补偿。

　　二、借用中间温度定律补偿存在的问题

　　图1～图5是参考端温度的几种不同补偿方式(其中，补偿导线的影响与本文内容无关， 看做是热电偶的一部分，省略没画出)。

　　图1使用了0℃恒温器，其参考端温度为0℃，所测量的热电势不需要修正，但采用0℃恒温器成本太高且不方便， 只有在检定和校准实验室以及少数实际使用场合下才采用这种补偿。

　　图2～图5没有使用0℃恒温器， 其中图2是手动补偿，图3～图5是自动补偿，如今的温度仪表多采用图5的补偿方式。图2～图5本质上都是将参考端放置在一个比较稳定的温度tr下进行补偿的。通过查表、电路产生、测量转换，模拟出一段测量端温度为tr、参考端为0℃的热电偶，和实际热电偶串联，把实际热电偶的参考端温度从tr模拟到0℃，并“借用”中间温度定律，测量出实际温度t：

　　式中：e(t，tr，0℃)———仪表在显示温度之前所得到的总热电势;e(t，tr)———热电偶自身产生的热电势;e(tr，0℃)———补偿产生的电势。e(tr，0℃)只与分度号及tr有关，与具体热电偶特性无关，在不考虑 tr测量误差和补偿电路本身产生的误差的情况下，e(tr，0℃)理论上等于温度 tr对应的分度表电势值， 并没有包括热电偶在(tr，0℃)温度段的实际误差值，即利用式(1)所进行的补偿，除非通过实际测量得到 e(tr，0℃)值，否则用式(1)中间温度定律只能是理想化的近似补偿，这将导致检测和实际使用两种场合下的量值复现偏差。