熱電偶為什么需要冷端補償?熱電偶冷端補償原理是什么?

在這篇文章中，小編將對測試測量儀器熱電偶的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進對它的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、熱電偶為什么需要冷端補償

在溫度測量中，熱電偶的應(yīng)用極為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點。另外，由于熱電偶是一種無源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。

熱電偶的輸出信號是與溫度直接對應(yīng)的電壓信號，所以使用非常簡單，只需選擇配套 的儀表即可。從熱電效應(yīng)原理可知，其熱電動勢與兩端溫度均有關(guān)，而分度表是在冷端溫度為0℃的條件下給出的。但在實際使用時，冷端常?？拷粶y物，且受環(huán)境溫度的影 響，其溫度無法保持0℃，這樣就產(chǎn)生了測量誤差。所以必須采取相應(yīng)的措施來進行補償 或修正，常用的方法有冷端恒溫法、補償導(dǎo)線法、補償電橋法、計算修正法等幾種。

熱電偶電勢的大小與其兩端的溫度有關(guān)，其溫度熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度為0C時分度的。在實際應(yīng)用中，由于熱電偶冷端暴露在空間受到周圍環(huán)境溫度的影響，所以測溫中的冷端溫度不可能保持在0C不變， 也不可能固定在某個溫度不變，而熱電偶電勢既決定于熱端溫度，也決定于冷端溫度。所以如果冷端溫度自由變化，必然會引起測量誤差。為了消除這種誤差，必然進行冷端溫度補償。

二、熱電偶冷端補償原理

在這部分，我們主要來了解一下熱電偶的冷端補償原理。

補償應(yīng)該是接觸式溫度傳感器的冷端補償，例如熱電偶。只有知道其冷端溫度，才能測量出其測量端溫度和提高標準裝置的準確度。

熱電偶是基于金屬導(dǎo)體的的熱電效應(yīng)，而熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電勢有帕爾貼效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。帕爾貼效應(yīng)是接觸電勢，湯姆遜效應(yīng)是溫差電勢。由此可知，熱電偶的熱電效應(yīng)是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成的。

根據(jù)熱電偶的作用原理可知，熱電偶的熱電勢大小不僅與測量端溫度有關(guān)，還與冷端溫度有關(guān)，是測量端溫度和冷端溫度的函數(shù)差。為了保證溫度傳感器輸出電勢是被測量溫度的單值函數(shù)，必須得將冷端溫度保持不變。在實際應(yīng)用過程中，熱電偶的冷端與熱端相隔距離近，冷端就是其接線盒處，而且容易受到周圍環(huán)境溫度波動影響，冷端溫度很難保證恒定，保持在0℃就更加難了，因此必須得采取措施。

在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化中，通常是把溫度測量信號輸送到集中控制室里。還有就是冷端離被測對象很近，使得冷端溫度波動較大。所以，一般用補償導(dǎo)線將熱電偶冷端延伸出來，這種較為廉價的金屬導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)(0-100℃)具有和所連接的熱電偶有相同的熱電性能。

例如K型熱電偶，它的補償導(dǎo)線型號KC，正極材料是銅、負極材料是銅鎳合金。補償導(dǎo)線的絕緣層顏色，正極為紅色、負極為藍色。例如E型熱電偶，它的補償導(dǎo)線型號是EX，正極材料是鎳鉻合金，負極材料是銅鎳合金。補償導(dǎo)線的絕緣層顏色，正極為紅色，負極為棕色。

補償導(dǎo)線的型號第一個字母與配用熱電偶的型號相對應(yīng)，其第二個字母表示延伸型補償導(dǎo)線。而字母C表示補償型補償導(dǎo)線的所選金屬材料與熱電偶電極材料不同，而字母X表示補償導(dǎo)線的材料與熱電偶電極材料相同。

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