熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)使用方式

　　熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)是一對(duì)化學(xué)成分不同的金屬導(dǎo)線(xiàn)，在一定溫度范圍內(nèi)與其所配接的熱電偶具有相同的溫度———熱電勢(shì)關(guān)系。熱電偶與二次儀表之間利用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接，如果極性接得正確，就相當(dāng)于熱電極延長(zhǎng)，使熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度較低（最理想的溫度是0℃）且穩(wěn)定的場(chǎng)合，以便進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，從而達(dá)到精確測(cè)溫的目的。而補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的價(jià)格卻比相應(yīng)的熱電極便宜得多。

　　補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的使用方式

　　補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的補(bǔ)償可用中間溫度定律證明。設(shè)熱電偶兩熱電極的材料分別為a與b，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的材料分別為a′和b′，4種材料與二次儀表構(gòu)成一個(gè)閉合的測(cè)溫回路，正確的接線(xiàn)方法應(yīng)是a′與a相接，b′與b相接，如下圖所示。

　　回路的總熱電勢(shì)包括兩部分，即各結(jié)點(diǎn)的接觸電勢(shì)（也稱(chēng)珀?duì)栙N電勢(shì)）和各種材料自身兩端溫度不同而出現(xiàn)的溫度差電勢(shì)（也稱(chēng)湯姆遜電勢(shì)）。由電子理論可知，a與b結(jié)點(diǎn)在t溫度下的接觸電勢(shì)為pab（t）=（kt/q）ln（na/nb），依此類(lèi)推可得b與b′、b′與a′、a′與a諸結(jié)點(diǎn)在相應(yīng)溫度下的接觸電勢(shì)分別為

　　式中：t、tn、t0為各結(jié)點(diǎn)的溫度（k）。na、nb、na′、nb′為熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)各自的自由電子密度。q為電子電荷量（4.802×10-10絕對(duì)靜電單位）。k為波爾滋曼常數(shù)，1.38×10-16爾格/度?；芈分袩犭娕己脱a(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的湯姆遜電勢(shì)的代數(shù)和分別為：

　　式中：σ為湯姆遜系數(shù)，表示溫差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的電勢(shì)值。

　　實(shí)驗(yàn)證明，回路中湯姆遜電勢(shì)的代數(shù)和很小，可忽略不計(jì)，故整個(gè)測(cè)溫回路中只考慮珀?duì)栙N電勢(shì)。由中間溫度定律可得回路總熱電勢(shì)為：

　　上式的結(jié)果說(shuō)明，熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)組成的回路中，在結(jié)點(diǎn)溫度為t、tn、t0時(shí)，其總熱電熱等于熱電偶在兩端溫度為t與tn時(shí)的熱電勢(shì)和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)在兩端溫度為tn與t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和，因在一定溫度范圍（0~100℃）內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的熱電特性與所配電偶的熱電特性一致，即ea′b′（tn，t0）=eab（tn，t0），可得：eabb′a′（t，tn，t0）=eab（t，tn）+eab（tn，t0）=eab（t，t0）。

　　由此可知，當(dāng)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與所配熱電偶正負(fù)極連接正確時(shí)，即可將熱電偶的冷端溫度由tn移至t0處，相當(dāng)于熱電偶的熱電極延長(zhǎng)。

　　三線(xiàn)理想溫度補(bǔ)償系統(tǒng)

　　對(duì)r和s型熱電偶而言，有關(guān)學(xué)者提出了一種較為理想的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，在500℃的條件下其補(bǔ)償誤差低于2℃，具體方法是采用具有3根導(dǎo)線(xiàn)的補(bǔ)償電纜。

　　其負(fù)極是類(lèi)似編織多股絞合的不銹鋼線(xiàn)，正極是ni、20%cr、10%fe合金線(xiàn)。這種三線(xiàn)補(bǔ)償電纜系統(tǒng)材料選擇的原則是：

　?、賏′對(duì)c′和b′對(duì)c′的熱電特性，在一定溫度范圍內(nèi)應(yīng)與配補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的pt/rh熱電偶系統(tǒng)的熱電特性一致。

　?、赼′與b′電阻與比率應(yīng)與a′/c′和b′/c′兩對(duì)導(dǎo)線(xiàn)對(duì)pt/ph熱電偶電勢(shì)差值的比率相等。a′與b′編織多股絞合線(xiàn)電阻之比率，可通過(guò)改變每種線(xiàn)材的相對(duì)根數(shù)予以調(diào)整。

　　實(shí)際效果充分證明，采用三線(xiàn)補(bǔ)償溫度范圍明顯增大，其基本原理是：

　　在tn~τ0溫度范圍內(nèi)，材料a′與c′和b′與c′分別產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢(shì)，同時(shí)，a′與b′又構(gòu)成一只輔助熱電偶，其所產(chǎn)生的熱電勢(shì)為ea′b′（tn，t0），此熱電勢(shì)類(lèi)似于一只熱電極的湯姆遜電勢(shì)，以上幾部分熱電勢(shì)，均隨tn與t0溫差的增大而增大，且其綜合值與主熱電偶的電勢(shì)值保持著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能在比較大的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮精確的溫度補(bǔ)償作用。