如何正確使用補(bǔ)償導(dǎo)線

1、如何正確使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線如何正確使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線摘要在使用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量中熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的使用比較普遍。但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)很多地方由于沒(méi)有正確使用補(bǔ)償導(dǎo)線而出現(xiàn)很多問(wèn)題。本文介紹了補(bǔ)償導(dǎo)線的原理對(duì)常見(jiàn)錯(cuò)誤使用的形式進(jìn)行歸納同時(shí)從理論上分析所產(chǎn)生的偏差指出正確使用方法和注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線使用方法誤差熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線已經(jīng)廣泛用于熱電偶溫度測(cè)量中。如果了解了熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的原理、功能、作用方法和注意事項(xiàng)就能充分發(fā)揮熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的

2、作用否則就會(huì)適得其反。某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進(jìn)的一套球化爐裝置裝置的二十多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)由于設(shè)備安裝人員將熱電偶正負(fù)極接反且補(bǔ)償導(dǎo)線還存在多接頭現(xiàn)象再加上設(shè)備使用人員對(duì)此知識(shí)的貧乏在工作中因爐溫不正確導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)產(chǎn)品報(bào)廢直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)一百多萬(wàn)元教訓(xùn)不可謂不深刻。實(shí)際上在眾多熱電偶測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)筆者發(fā)現(xiàn)用普通銅導(dǎo)線作連線的占40%而使用補(bǔ)償導(dǎo)線作連接線的僅占60%。究其原因有二：一是由于熱電偶設(shè)備使用操作人員不了解補(bǔ)償導(dǎo)線功能認(rèn)為既然只要起到連接作用普通導(dǎo)線

3、即可。二是設(shè)備制造商在安裝熱電偶時(shí)用的連接線即為普通導(dǎo)線而在使用者角度總認(rèn)為設(shè)備安裝人員都是專業(yè)人員做法總是正確的沒(méi)能引起應(yīng)有的懷疑。在工業(yè)生產(chǎn)中雖然熱電偶作為溫度傳感器已經(jīng)廣泛使用于溫度測(cè)量和控制人們對(duì)此也比較熟悉但如果在使用中不注意正確的使用方法就會(huì)給測(cè)溫和控溫造成很大的偏離嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損失所以應(yīng)該引起重視。一、熱電偶的測(cè)溫原理簡(jiǎn)介由2種不同均質(zhì)材料A、B組成的回路（見(jiàn)圖1）稱為熱電偶。A、B材料2端連接的接點(diǎn)分別用J1、J

4、2表示如果J1、J2的接點(diǎn)溫度T1和T2不一樣在回路中就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)通常稱為熱電勢(shì)。當(dāng)A、B的材料一定時(shí)熱電勢(shì)的大小取決于T1、T2之間的溫度差用公式表示為EAB(T1T2)=eAB（T1）eBA（T2）=eAB（T1）eAB(T2)(1)式中：EAB（T1T2）———材料為A、B的熱電偶接點(diǎn)溫度T1、T2之間的溫差電勢(shì)。eAB（T1)———A、B接點(diǎn)溫度為T1時(shí)的電勢(shì)。eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接點(diǎn)溫度為T2時(shí)的電勢(shì)這2

5、項(xiàng)大小相等符號(hào)相反。為了統(tǒng)一熱電偶材料并進(jìn)行規(guī)范國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了組成熱電偶材料A、B的成分、純度并且給出了A、B材料的組合形式統(tǒng)一用一個(gè)字母命名型號(hào)如K型、S型等。為了使用方便將各種型號(hào)的熱電偶溫度值與電勢(shì)關(guān)系統(tǒng)一為相對(duì)于0℃時(shí)的電勢(shì)值這里用T0表示制成各種型號(hào)的熱電偶分度表便于查閱和計(jì)算。這樣相對(duì)于圖1中的形式公式（1）轉(zhuǎn)化為EAB（T1T2)=EAB（T1T0）EAB（T2T0）(2)公式（2）就是我們目前使用的實(shí)用公式只要知道T

6、1、T2可以從分度表中查出EAB（T1T0）和EAB（T2T0）。圖1中左圖為原理圖該圖中對(duì)于熱電勢(shì)無(wú)法測(cè)量；右圖為目前實(shí)際使用的測(cè)量電路在熱電偶的2極用測(cè)量導(dǎo)線連接根據(jù)熱電偶中間導(dǎo)體定律只要右圖中接點(diǎn)J2、J3的溫度相同均為T2并且連接導(dǎo)線均為同種均質(zhì)材料圖1中的右圖與左圖是等效的。壓的正負(fù)信號(hào)的正極為補(bǔ)償導(dǎo)線的正極。2.使用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)不對(duì)同種補(bǔ)償導(dǎo)線配同種熱電偶如果所選的補(bǔ)償導(dǎo)線種類不對(duì)一樣產(chǎn)生誤差。假設(shè)使用S型熱電偶選擇了K型

7、偶的補(bǔ)償導(dǎo)線KX如圖5所示。根據(jù)中間導(dǎo)體定律儀表所接收的總熱電勢(shì)為E′Z（T1T2）=ES（T1T3）EKX（T3T2）（10）如果正確使用S型偶補(bǔ)償導(dǎo)線SC不考慮補(bǔ)償導(dǎo)線自身誤差儀表測(cè)量的總電勢(shì)為EZ（T1T2）=ES（T1T3）=ES（T3T2）（11）由于選錯(cuò)了補(bǔ)償導(dǎo)線儀表測(cè)量值由此產(chǎn)生誤差為式(10)式(11)EZ′EZ=EK（T3T2）ES（T3T2）EK（T3T2）ES（T3T2）（12）如果S型熱電偶工作溫度為900℃控制

8、間環(huán)境溫度為25℃仍按照T3T2=8℃分別查S偶和K偶分度表得出電勢(shì)差為EK（T3T2）ES（T3T2）=0.278mV儀表測(cè)量溫度比實(shí)際溫度高。如果儀表控制在900℃時(shí)實(shí)際值只有875.1℃誤差24.9℃。如果上述情況又將極性接反儀表測(cè)量值偏高儀表顯示900℃時(shí)實(shí)際溫度為933.2℃誤差33.2℃。3.補(bǔ)償導(dǎo)線與導(dǎo)線混用在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)由于補(bǔ)償導(dǎo)線不夠長(zhǎng)用普通導(dǎo)線連接或補(bǔ)償導(dǎo)線斷后接上一段普通導(dǎo)線見(jiàn)圖6所示。圖6中給出了2種補(bǔ)償

9、導(dǎo)線和普通導(dǎo)線混用的情況。對(duì)于圖6(B)的情況用中間導(dǎo)體定律來(lái)分析假定熱電偶的型號(hào)為Y（Y表示熱電偶分度號(hào)中的任一種）補(bǔ)償導(dǎo)線為YX儀表測(cè)量端的總熱電勢(shì)為E′Z=EY（T1T3）EYX（T3Tn）EC（TnT2）（13）如果Tn與T2溫度基本相等EC（TnT2）=0用導(dǎo)線連接沒(méi)有影響。如果Tn與T2溫度不相等因?yàn)橛幸欢窝a(bǔ)償導(dǎo)線接點(diǎn)Tn也是遠(yuǎn)離熱工設(shè)備周圍Tn總是小于T3在室溫下與T2差別不大時(shí)EC（TnT2)電勢(shì)較小用導(dǎo)線連接影響不大。

10、對(duì)于圖6(A)的情況用中間導(dǎo)體定律來(lái)分析為E′Z=EY（T1T3）eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）ETX（T3T2）（14）對(duì)于式(14)中eYX1C（Tn1）、eCY1X（Tn2）、為補(bǔ)償導(dǎo)線中的任1個(gè)電極與連接導(dǎo)線的電勢(shì)。如果Tn1=Tn2eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）=0中間連接導(dǎo)線沒(méi)有影響。如果Tn1≠Tn2eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）≠0中間連接導(dǎo)線影響取決于補(bǔ)償導(dǎo)線的材料YX1與連接導(dǎo)線材料C的

11、電勢(shì)以及Tn1、Tn2差值。eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）有可能是正也有可能是負(fù)。折合成溫度值與采用的何種熱電偶有關(guān)。通常廉金屬熱電偶的微分電勢(shì)要大于貴金屬熱電偶。因此上述影響折合成溫度貴金屬熱電偶影響要大些。四、補(bǔ)償導(dǎo)線使用中注意事項(xiàng)1.補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇補(bǔ)償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場(chǎng)合進(jìn)行正確選擇。例如K型偶應(yīng)該選擇K型偶的補(bǔ)償導(dǎo)線根據(jù)使用場(chǎng)合選擇工作溫度范圍。通常KX工作溫度為20～100℃寬范圍的為25～