熱電偶補償導線的應用
詳情介紹：
熱電偶補償導線的應用
點擊次數(shù)：565 發(fā)布時間：2015-09-09
1． 熱電偶補償導線的原理
1） 熱電偶的測溫原理
我們知道，熱電偶的工作原理是兩種不同材質(zhì)的均勻?qū)w組成的閉合回路，在導體兩端存在溫差時，導體兩端就會有電流通過，形成熱電動勢。在回路中接入儀表，儀表就把此熱電動勢轉(zhuǎn)換成相應的溫度。如圖1：
A,B 兩種導體，一端通過焊接形成結(jié)點，為工作端，位于待測介質(zhì)。另一端接測溫儀表，為參考端。
為更好地理解下面的內(nèi)容，我們將以上測溫回路中形成的熱電動勢表示為EAB（T1,T0）,
理解為：A、B兩種導體組成的熱電偶，工作端溫度為T1,參考端溫度為T0，形成的熱電動勢為EAB（T1,T0）。
需要特別強調(diào)的是：熱電偶測溫，歸根結(jié)底是測量熱電偶兩端的熱電動勢。測量儀表能夠讓我們看到溫度數(shù)值，是因為它已經(jīng)將熱電動勢轉(zhuǎn)換成了溫度。
1） 熱電偶補償導線的原理：
實際應用中，測量或控制儀表離熱電偶總有一定的距離。如圖2.
此時需要在熱電偶（圖中A、B）后再接一段導線，才能將熱電偶的信號接到測溫
表上。圖中C、D即為連接熱電偶和測溫儀表的導線。
圖中，工作端溫度T1, A、B與C、D連接處溫度為T2, 測量儀表端（參考端）溫度為T0.
我們可以把總回路的總電動勢 E 分成兩段熱電動勢的和，即A、B為一段，熱電動勢為EAB（T1,T2），C、D為另一段，熱電動勢為ECD（T2,T0）, 即：
E= EAB（T1,T2）+ ECD（T2,T0） （熱電偶中間導體定律） （1）
在上圖中，如果C、D的材質(zhì)和A、B完全一樣，即C即為A，D即為B,相當于熱電偶A、B 在T2（中間溫度）處產(chǎn)生了一個連接點，此時，回路總電勢為：
E= EAB（T1,T2）+ EAB（T2,T0）= EAB（T1,T0） （熱電偶中間溫度定律） （2）從式（2）我們可以看出，只要是相同的熱電偶，中間產(chǎn)生了連接點，則總電勢與連接點的溫度（中間溫度）無關(guān)，而只與工作端和參考端的溫度有關(guān)。這正是我們希望得到的。我們在熱電偶布線中，不需要考慮中間有沒有連接點，也不需要考慮連接點的溫度，而是和一根熱電偶連接到介質(zhì)和測量儀表一樣。
再來比較式（2）和式（1）。如果我們能找到某種材料C、D，它能滿足：
ECD（T2,T0）= EAB（T2,T0） （3）
則式（1）成為：
E= EAB（T1,T2）+ ECD（T2,T0）= EAB（T1,T2）+ EAB（T2,T0）= EAB（T1,T0） （4）
滿足式（3）的材料C、D我們稱為熱電偶A、B的補償導線。
式（4）還告訴我們，使用了補償導線，我們將T2延伸到了T0，但zui后我們的測量結(jié)果與T2無關(guān)，這樣我們也可以理解為，因為我們使用了導線C、D，是它補償了T2處連接所產(chǎn)生的附加電勢，而使得我們zui終測量不需要再考慮T2，這也是C、D為什么叫補償導線的原因，
1， 為什么要使用熱電偶補償導線。
大家會問，既然熱電偶能夠達到測溫目的，為什么還要使用補償導線呢？這要從溫度
測量的實際使用來看。
一般來說，為了便于測量儀表的監(jiān)控與操作，測量儀表都會放在溫度基本恒定并便于
放置的操控臺上，離實際的測溫點都有一定的距離。在這個距離中，一般來說情況比較復雜，
比如會經(jīng)過動力源，有電磁干擾等等，并且可能經(jīng)常會受到外力的作用。而使用熱電偶線就可能造成測量的誤差，使用起來易于損壞，需經(jīng)常更換等等。并且，熱電偶絲的材料一般都比較貴重，如果長距離使用，成本也非常高。這些，都是使用補償導線的原因。
總結(jié)起來，使用補償導線有以下優(yōu)點：
1） 改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能，采用多股線芯或小直徑補償導線可提高線路的撓性，接線方便，也可調(diào)節(jié)線路電阻或屏蔽外界干擾；
2） 降低測量線路成本，當熱電偶與測量裝置距離很遠，使用補償導線可以節(jié)省大量的熱電偶材料，特別是使用貴金屬熱電偶時。
2， 熱電偶補償導線的分類
熱電偶補償導線分為兩大類：
1） 延長型補償導線
延長型補償導線又稱延長型導線，其合金絲的名義化學成分及熱電動勢標稱值與配用的熱電偶相同，用字母“X"附在熱電偶分度號之后表示，例如“KX"表示K型熱電偶用延長型補償導線。
2） 補償型補償導線
補償型補償導線又稱補償型導線，其合金絲的名義化學成分與配用的熱電偶不同，但其熱電動勢值在0-100℃或0-200℃時與配用熱電偶的熱電動勢標稱值相同，用字母“C"附在熱電偶分度號之后表示，例如“KC"。不同合金絲可以應用于同一分度號的熱電偶，并用附加字母區(qū)別。
3， 如何正確選用熱電偶補償導線
1） 補償導線的分度號必須與所用熱電偶一致，如K型熱電偶，必須使用K型偶補償導線。
2） 根據(jù)使用環(huán)境的溫度來選擇，補償導線的工作溫度范圍較低，一般分0-100℃和0-200℃兩種，0-100℃的價格更低，可根據(jù)實際的需要來選擇。
3） 如果現(xiàn)場干擾源多，可以選擇抗干擾性強的屏蔽型補償導線。
4） 如果同時有多個測溫點，可選擇內(nèi)有多組補償導線的線纜。
4， 補償導線使用中的注意事項
1） 補償導線的選擇
補償導線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。例如,k型偶應該選擇k型偶的補償導線。
2） 接點連接
與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致,儀表柜有風扇的地方,接點處要保護不要使得風扇直吹到接點。
3） 使用長度
因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準確,嚴重時會產(chǎn)生溫度波動。通常來說，使用熱電偶補償導線的長度控制在15米內(nèi)比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強。
4） 布線
補償導線布線一定要遠離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。
5） 屏蔽補償導線
為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補償導線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強干擾。
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