热电偶测温原理与补偿导线的优点

热电偶的测温原理和补偿导线的点击次数: 20发表时间: 2011-5-16种不同材料的导体(或半导体)构成一个闭合的电路合起来，两接点温度t和t0不同时，该电路产生电动势的现象称为热电效应，该电动势称为热电势。 这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，导体a、b称为热电极。 两个接点，一个也称为热端，也称为测量端或工作端，测温时放置在被测量介质上的另一个也称为冷端，也称为参照侧或自由端，通过导线与显示器连接。 接触电位是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触部位产生的电动势。 当两个导体接触时，自由电子从密度大的导体扩散到密度小的导体，在接触部位失去电子侧的正的带电，得到电子侧的负的带电，当扩散达到动平衡时，在接触面的两侧形成稳定的接触电位。 接触电位的数值取决于两种不同的导体的性质和接触点的温度。 两接点接触电位eAB(t )和eAB(t0 )在eab ( t ) = ( kt/e ) ln ( NAT/NBT ) eab ( t0 ) = ( kt0/e ) ln ( NAT0/ NBT0)式中: k>； <； br/>； 玻尔兹曼常数为1.38E-6凝胶/℃； e>； <； br/>； 单位电荷，等于4.802E-10经典单位的NAt，NBt和NAt0，nbt0； <； br/>； 温度分别为t和t0时，a、b两种材料的电子密度。 温度差电位是由于在相同导体的两端温度不同而产生的电动势。 如果相同导体的两端温度不同，则高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因此从高温端向低温端行进的电子数比从低温端向高温端行进的电子数多，结果高温端失去电子而带正电，低温端得到多馀的电子而带负电，因此在导体的两端形成接触电位 在热电偶电路中产生的总热电势为eAB(t，t0)=eAB(t)+eB(t，t0)-eAB(t0)-eA(t，t0)，在总热电势下，温度差电位远小于接触电位，能够忽略的热电偶的热电势为eAB(t， 对于选择了t0)=eAB(t)-eAB(t0)的热电偶，在参照端温度t0一定的情况下，可以表现为eAB(t0)=c是常数，总的热电动势为与温度t一致的函数即eAB(t，t0)=eAB(t)-c=f(t )，该关系式在实际的测量中有用，并且eab ( t ) = c = f ( t )具有与温度t一致的函数 根据热电偶的测温原理，选定热电偶材料后，热电偶产生的热电势与测量端、基准端的热电势有关，仅基准端温度t0为零或一定，热电势为热端温度的一值函数。 热电偶的分度表也以基准端温度0℃为基准进行分度，但在实际使用过程中，由于冷端温度大多不为0℃，因此若不补偿基准端温度，则热电偶的参照端温度t0与计量端子温度t1的温度差t0-t1越大，测量误差也越大。 实际应用时，由于热电偶的基准端的端子箱暴露于大气中，因此温度变化大，如果不采取对策，端子箱内的温度就不能变为零，也不能保持一定的温度，因此会引起测量误差。 与热电偶连接的二次仪表(如显示器、记录器)、I/O插卡等具有环境温度补偿，可补偿这些装置与热电偶的接点(即仪表端子)温度t1。 因此，如何补偿热电偶的基准端温度t0是重要的。 目前有恒温法、补偿桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等多种基准端补偿方法，但zui常用补偿导线法。 补偿导线不仅能够减少测量误差，还能够改善热电偶的测温线路的物理性能和机械性能，例如采用多芯线或小径的补偿导线能够提高线路的柔软性，具有连接容易、容易遮断干扰的优点的测量线路成本，特别是能够降低r、s标度编号的贵金属热电偶 但是，在一般的热电偶中，索引号为b的铂铑(铂铑30-铂铑6 )热电偶除外，没有专用的补偿导线，即在实用上不需要使用补偿导线，但参考端温度不超过120℃。 铂铑热电偶在1300~1600 ℃的温度区域的测温中经常使用的低温区域的热电势惊人地低，例如100℃的热电势为0.033mV、200℃的热电势为0.178mV，在全部测温范围(0~1800 ℃)内每100℃的平均热电势为 例如，热端温度为1300℃和1600℃时，基准端温度t0=100℃时，误差为±； 3.0℃、t1=120℃时，误差为±； 5.0℃为使用普通级补偿代码±的5℃要求。 但是，t0=200℃时±； 由于16.3℃的误差，铂铑热电偶通常不使用补偿导线，但限制条件为基准端温度t1&le； 在120℃时，会产生很大的误差。 同样的例外有两种热电偶，镍钴-镍铝热电偶的200℃以下的热电势几乎为零，不使用补偿导线，镍铁-镍铜热电偶的50℃以下的热电势几乎为零，在该温度范围内也不使用补偿导线。 r、s标号铂铑13-铂和铂铑10-铂热电偶在低温段的100℃下两者大致一致( r、s标号的热电势分别为0.647mV和0.646mV )，在200℃下稍有差异( r、s标号的热电势分别为1.0 mv ) 将市场上通常购买的s型号的补偿导线用于r型号的热电偶时，在100℃以下没有误差，即使达到耐热用补偿导线的极限温度200℃，热电偶的热端温度分别为600℃、1000℃、1300℃时，误差仅为2.5℃、2.2℃、2.0℃。

本文热电偶高频词： 补偿导线  电势 

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