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1、如何正确使用热电偶补偿导线摘 要在使用热电偶进行温度测量中,热电偶补偿导线的使用比较普遍。但经调查发现,很多地方由于没有正确使用补偿导线而出现很多问题。本文介绍了补偿导线的原理,对常见错误使用的形式进行归纳,同时从理论上分析所产生的偏差,指出正确使用方法和注意事项。关键词热电偶补偿导线 使用方法 误差热电偶补偿导线已经广泛用于热电偶温度测量中。如果了解了热电偶补偿导线的原理、功能、作用方法和注意事项,就能充分发挥热电偶补偿导线的作用,否则就会适得其反。某钢管生产企业新引进的一套球化炉装置,装置的二十多个测温点由于设备安装人员将热电偶正负极接反,且补偿导线还存在
2、多接头现象,再加上设备使用人员对此知识的贫乏,在工作中因炉温不正确导致炉内产品报废,直接经济损失达一百多万元,教训不可谓不深刻。实际上在众多热电偶测温现场,笔者发现用普通铜导线作连线的占40%,而使用补偿导线作连接线的仅占60%。究其原因有二：一是由于热电偶设备使用操作人员不了解补偿导线功能,认为既然只要起到连接作用,普通导线即可。二是设备制造商在安装热电偶时,用的连接线即为普通导线,而在使用者角度总认为设备安装人员都是专业人员,做法总是正确的,没能引起应有的怀疑。在工业生产中,虽然热电偶作为温度传感器,已经广泛使用于温度测量和控制,人们对此也比较熟悉,但如果
3、在使用中不注意正确的使用方法,就会给测温和控温造成很大的偏离,严重时会直接造成经济损失,所以应该引起重视。一、热电偶的测温原理简介由2种不同均质材料a、b组成的回路(见图1)称为热电偶。a、b材料2端连接的接点分别用j1、j2表示,如果j1、j2的接点温度t1和t2不一样,在回路中就会产生电势,通常称为热电势。当a、b的材料一定时,热电势的大小取决于t1、t2之间的温度差,用公式表示为eab(t1,t2)=eab(t1)+eba(t2)=eab(t1)-eab(t2)(1)式中：eab(t1,t2)———材料为a、b的热电偶,接点温度t1、t2之间的温差电势。
4、eab(t1)———a、b接点温度为t1时的电势。eab(t2)、eba(t1)———a、b接点温度为t2时的电势,这2项大小相等,符号相反。为了统一热电偶材料并进行规范,国家有关标准规定了组成热电偶材料a、b的成分、纯度,并且给出了a、b材料的组合形式,统一用一个字母命名型号,如k型、s型等。为了使用方便,将各种型号的热电偶温度值与电势关系,统一为相对于0℃时的电势值,这里用t0表示,制成各种型号的热电偶分度表,便于查阅和计算。这样相对于图1中的形式,公式(1)转化为eab(t1,t2)=eab(t1,t0)-eab(t2,t0)(2)公式(2)就是我们目前
5、使用的实用公式,只要知道t1、t2,可以从分度表中查出eab(t1,t0)和eab(t2,t0)。图1中左图为原理图,该图中对于热电势无法测量；右图为目前实际使用的测量电路,在热电偶的2极用测量导线连接,根据热电偶中间导体定律,只要右图中接点j2、j3的温度相同,均为t2,并且连接导线均为同种均质材料,图1中的右图与左图是等效的。二热电偶补偿导线1.连接导体定律和中间温度定律首先我们来分析热电偶的连接导体定律和中间温度定律,如图2。实际应用中,测量和控制仪表与热电偶总是有一段距离,如图2所示。c、d也是2种均质材料,根据热电偶的中间导体定律,可以导出测量的总电
6、势ez的表达式为：ez=eab(t1,t3)+ecd(t3,t2)(3)式(3)就是热电偶连接导体定律。如果连接的不是一段,总电势ez同样为各个部分之和。在图2的测量中,我们希望测量端的总电势为热电偶eab(t1,t2),便于控制仪表测量中不至于中间连接产生附加电势,表达式为：eab(t1,t2)=ez=eab(t1,t3)+eab(t3,t2)(4)式(4)中t3称为中间温度,所以也称为中间温度定律。这样就要求我们找到某种材料c、d,他的特性为：ecd(t3,t2)=eab(t3,t2)(5)满足式(5)的材料我们称为热电偶的补偿导线。因为热电偶的种类较多,
7、所以热电偶补偿导线的种类也较多。2.在工业温度测量和温度控制中正确使用补偿导线工业温度测量、控制中,热电偶使用的位置总是距测量、控制表(下面简称仪表)有一定的距离,因而从热电偶的输出端到测量、控制表的输入端,需使用补偿导线连接。由于热电偶和补偿导线均有正负极,故接线时应该正极与正极连接,负极与负极连接。见图3所示。图3中由于t3和t2的温度差会给测量带来误差,补偿导线的作用就是补偿t3和t2,不同种类的热电偶,要使用相应型号的补偿导线,不同型号的补偿导线不能混用。三、常见补偿导线使用中的错误和产生的误差1.热电偶补偿导线正负极与热电偶接反如果将热电偶补偿导线的
8、正负极与热电偶正负极接反,而热电偶的正
