由熱電偶的測溫原理可知,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與熱端(又稱測量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢有關(guān),只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。如果不補償?shù)脑挘瑒t熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大,測量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當t1=50℃,t2=20℃時,如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達31℃。 實際應用時,由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化較大,如不采取措施,接線盒內(nèi)溫度既不可能為零,也不可能保持某個溫度恒定不變,由此引起測量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表(如顯示器、記錄儀)、I/O插卡等均帶環(huán)境溫度補償,可對這些裝置與熱電偶的接線點(即儀表接線端)溫度t2進行補償。由此可見,關(guān)鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t1 進行補償。目前有多種參比端補償方法,如恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導線法等,但常用的就是補償導線法。 本文首先敘述補償導線的原理和分類,然后介紹補償導線應用中通常需要了解的幾個問題。 二、補償導線的工作原理及分類 1、補償導線的工作原理 在一定溫度范圍內(nèi),熱電性能與熱電偶熱電性能很相近的導線稱為熱電偶的補償導線。 按熱電偶中間溫度定則,熱電偶測溫回路的總電勢值只與熱端和參比端的溫度有關(guān),而不受中間溫度變化的影響,所以可用與熱電偶材料相匹配的補償導線來代替需要延伸的貴重熱電偶材料,將參比端由熱電偶接線盒延伸到儀表接線端,由補償導線對原參比端溫度進行補償。 補償導線除了可減少測量誤差外,還有以下優(yōu)點:可改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能,如采用多股線芯或小直徑補償導線可提高線路的柔韌性,使連接方便,也易于屏蔽外界干擾;可降低測量線路成本。 2、補償導線的分類從原理上分延長型和補償型,延長型其合金絲的名義化學成分與配用的熱電偶相同,因而熱電勢也相同,在型號中以"X"表示,補償型其合金絲名義化學成分與配用的熱電偶不同,但在其工作溫度范圍內(nèi),熱電勢與所配用熱電偶的熱電勢標稱值相近,在型號中以"C"表示。 從補償精度分普通級和精密級,精密級補償后的誤差大體上只有普通級的一半,通常用在測量精度要求較高的地方。如S、R分度號的補償導線,精密級的允差為±2.5℃,普通級的允差為±5.0℃;K 、N分度號的補償導線,精密級的允差為±1.5℃,普通級的允差為±2.5℃。在型號中普通級的不標,精密級的加"S"表示。 從工作溫度分一般用和耐熱用,一般用工作溫度為0 ~ 100℃(少數(shù)為0 ~ 70℃);耐熱用工作溫度為0 ~ 200℃。 此外,可以線芯多少分為單股和多芯(軟線)補償導線,以是否帶屏蔽層分為普通型和屏蔽型補償導線,還有于防爆場合的本質(zhì)安全電路用的補償導線。
KC-GVV、KC-GVVR、KC-GVVP、KC-GVVRP、KC-GVPV、KC-GVVPR、KC-GVPVP、KC-GVPVRP、KC-GVPVR、KC-GVVP2、KC-GVP2VR、KC-GVP2VP2、KCGVV、KCGVVP、..KCGVVR、KCGVVRP、KC-GBVV、KC-GBVVR、KC-GBVVP、KC-GBVVRP、KC-GBVPV、KC-GBVVPR、KC-GBVPVP、KC-GBVPVRP、.KC-GBVPVR、KC-GBVVP2、KC-GBVP2VR、KC-GBVP2VP2、KCGBVV、KCGBVVP、
1)熱電偶的種類
常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。 標準化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC標準生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。 2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)要求如下: ①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固; ②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路; ③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠; ④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。 3.熱電偶冷端的溫度補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。 在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是的,它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。 1、熱電阻測溫原理及材料 熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應用多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 2、熱電阻的類型 1)普通型熱電阻 從熱電阻的測溫原理可知,被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。2)鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,可達φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點:①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測量滯后小;②機械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長。 3)端面熱電阻 端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度,適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。 4)隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。
由熱電偶的測溫原理可知,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與熱端(又稱測量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢有關(guān),只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)(見圖1)。如果不補償?shù)脑?,則熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大,測量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當t1=50℃,t2=20℃時,如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達31℃。 實際應用時,由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化較大,如不采取措施,接線盒內(nèi)溫度既不可能為零,也不可能保持某個溫度恒定不變,由此引起測量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表(如顯示器、記錄儀)、I/O插卡等均帶環(huán)境溫度補償,可對這些裝置與熱電偶的接線點(即儀表接線端)溫度t2進行補償。由此可見,關(guān)鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t1 進行補償。目前有多種參比端補償方法,如恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導線法等,但常用的就是補償導線法。
按熱電偶中間溫度定則,熱電偶測溫回路的總電勢值只與熱端和參比端的溫度有關(guān),而不受中間溫度變化的影響,所以可用與熱電偶材料相匹配的補償導線來代替需要延伸的貴重熱電偶材料,將參比端由熱電偶接線盒延伸到儀表接線端,由補償導線對原參比端溫度進行補償。 補償導線除了可減少測量誤差外,還有以下優(yōu)點:可改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能,如采用多股線芯或小直徑補償導線可提高線路的柔韌性,使連接方便,也易于屏蔽外界干擾;可降低測量線路成本。補償導線的作用:利于熱電偶參考端溫度的修正和集中控制。測量儀表一般安裝在遠離熱源和環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方,而普通熱電偶的接線盒距被測對象很近。必須用導線把熱電偶參考端與儀表連接。若用普通銅導線連接則熱電偶參考端溫度較高而且不穩(wěn)定,給測量帶來誤差。若將熱電偶延長使熱電偶參考端遠離熱源,理論上是可以的,但會造成熱電極材料的浪費。補償導線就是為解決這個矛盾而產(chǎn)生的。