熱電偶冷端補(bǔ)償電路

熱電偶冷端補(bǔ)償電路

熱電偶是一種常用的溫度測(cè)量?jī)x器，其原理是利用不同物質(zhì)溫差產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量物體的溫度。具體來(lái)說(shuō)，熱電偶由兩種不同金屬線構(gòu)成，在其兩端形成熱接頭和冷接頭，在測(cè)量物體溫度時(shí)，熱接頭受到加熱，溫度升高，而冷接頭溫度不變，從而導(dǎo)致兩種金屬線的電動(dòng)勢(shì)差異，可以通過(guò)電路進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。

然而，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，即熱電偶冷端的溫度會(huì)對(duì)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量產(chǎn)生影響。因?yàn)槔涠舜嬖跍囟炔町?，?huì)產(chǎn)生不同于熱接頭的電動(dòng)勢(shì)，這就稱為“熱電偶冷端電動(dòng)勢(shì)”或“冷端電動(dòng)勢(shì)”。這種影響會(huì)造成溫度測(cè)量的不準(zhǔn)確和誤差，這就需要通過(guò)補(bǔ)償電路進(jìn)行處理。

熱電偶的冷端補(bǔ)償電路是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的解決方案。其基本原理是利用電路中額外連接的一個(gè)溫度傳感器來(lái)測(cè)量冷端溫度，并通過(guò)電路來(lái)計(jì)算并抵消冷端電動(dòng)勢(shì)。這樣可以安全地將熱電偶測(cè)量所需的信號(hào)連接到遠(yuǎn)離測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量?jī)x器上，同時(shí)提高溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。

熱電偶的電極A、B兩接點(diǎn)通常用電弧焊、電熔焊、錫焊等焊接在一起。焊點(diǎn)要求圓滑、直徑小、接觸好、牢固，增強(qiáng)熱電偶的靈敏度和耐用性。

兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端T，溫度較低的一端為自由端T0，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。該電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。

這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”，兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)則稱為“熱電動(dòng)勢(shì)”。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；

常用熱電偶分度號(hào)

（1）鉑銠10－鉑熱電偶（分度號(hào)S）其測(cè)溫范圍為0～1600℃

（2）鉑銠30－鉑銠6熱電偶（分度號(hào)為B）其測(cè)溫范圍為0～1700℃

（3）鎳鉻－鎳硅熱電偶（分度號(hào)為K）其測(cè)溫范圍為—200～+1200℃

（4）鎳鉻－康銅熱電偶（分度號(hào)為E）其測(cè)溫范圍為—200～+900℃

冷端補(bǔ)償

分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。從熱電效應(yīng)原理可知，其熱電動(dòng)勢(shì)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(shí)際使用時(shí)，冷端常常靠近被測(cè)物，且受環(huán)境溫度的影 響，其溫度無(wú)法保持0℃，這樣就產(chǎn)生了測(cè)量誤差。

所以必須采取相應(yīng)的措施來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償或修正，常用的方法有冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償電橋法、計(jì)算修正法等幾種。

1.1補(bǔ)償導(dǎo)線

補(bǔ)償導(dǎo)線是在一定溫度范圍內(nèi)（0~100℃）具有與所匹配熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)相同標(biāo)稱值的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線，用它們連接熱電偶與測(cè)量裝置，以補(bǔ)償它們與熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。