由熱電偶的測(cè)溫原理可知,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱端(又稱測(cè)量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢(shì)有關(guān),只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。如果不補(bǔ)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(cè)量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測(cè)量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號(hào)的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當(dāng)t1=50℃,t2=20℃時(shí),如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達(dá)31℃。 實(shí)際應(yīng)用時(shí),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(gè)溫度恒定不變,由此引起測(cè)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(bǔ)償,可對(duì)這些裝置與熱電偶的接線點(diǎn)(即儀表接線端)溫度t2進(jìn)行補(bǔ)償。由此可見,關(guān)鍵是如何對(duì)熱電偶的參比端溫度t1 進(jìn)行補(bǔ)償。目前有多種參比端補(bǔ)償方法,如恒溫法、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法、補(bǔ)償導(dǎo)線法等,但常用的就是補(bǔ)償導(dǎo)線法。 本文首先敘述補(bǔ)償導(dǎo)線的原理和分類,然后介紹補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)用中通常需要了解的幾個(gè)問題。 二、補(bǔ)償導(dǎo)線的工作原理及分類 1、補(bǔ)償導(dǎo)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(dǎo)線稱為熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。 按熱電偶中間溫度定則,熱電偶測(cè)溫回路的總電勢(shì)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(bǔ)償導(dǎo)線來代替需要延伸的貴重?zé)犭娕疾牧?,將參比端由熱電偶接線盒延伸到儀表接線端,由補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)原參比端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。 補(bǔ)償導(dǎo)線除了可減少測(cè)量誤差外,還有以下優(yōu)點(diǎn):可改善熱電偶測(cè)溫線路的物理性能和機(jī)械性能,如采用多股線芯或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)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(cè)量線路成本。 2、補(bǔ)償導(dǎo)線的分類從原理上分延長型和補(bǔ)償型,延長型其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶相同,因而熱電勢(shì)也相同,在型號(hào)中以"X"表示,補(bǔ)償型其合金絲名義化學(xué)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(shì)與所配用熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相近,在型號(hào)中以"C"表示。 從補(bǔ)償精度分普通級(jí)和精密級(jí),精密級(jí)補(bǔ)償后的誤差大體上只有普通級(jí)的一半,通常用在測(cè)量精度要求較高的地方。如S、R分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線,精密級(jí)的允差為±2.5℃,普通級(jí)的允差為±5.0℃;K 、N分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線,精密級(jí)的允差為±1.5℃,普通級(jí)的允差為±2.5℃。在型號(hào)中普通級(jí)的不標(biāo),精密級(jí)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(bǔ)償導(dǎo)線,以是否帶屏蔽層分為普通型和屏蔽型補(bǔ)償導(dǎo)線,還有于防爆場(chǎng)合的本質(zhì)安全電路用的補(bǔ)償導(dǎo)線。
4-20mA信號(hào)傳輸KXFGR熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)合的測(cè)量。 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)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(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下: ①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固; ②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路; ③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠; ④保護(hù)套管應(yīng)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(bǔ)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(shí)),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)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(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。 在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)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(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 1、熱電阻測(cè)溫原理及材料 熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)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(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)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(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點(diǎn):①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后小;②機(jī)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(jì)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(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)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(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。
由熱電偶的測(cè)溫原理可知,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱端(又稱測(cè)量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢(shì)有關(guān),只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)(見圖1)。如果不補(bǔ)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(cè)量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測(cè)量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號(hào)的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當(dāng)t1=50℃,t2=20℃時(shí),如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達(dá)31℃。 實(shí)際應(yīng)用時(shí),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(gè)溫度恒定不變,由此引起測(cè)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(bǔ)償,可對(duì)這些裝置與熱電偶的接線點(diǎn)(即儀表接線端)溫度t2進(jìn)行補(bǔ)償。由此可見,關(guān)鍵是如何對(duì)熱電偶的參比端溫度t1 進(jìn)行補(bǔ)償。目前有多種參比端補(bǔ)償方法,如恒溫法、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法、補(bǔ)償導(dǎo)線法等,但常用的就是補(bǔ)償導(dǎo)線法。
按熱電偶中間溫度定則,熱電偶測(cè)溫回路的總電勢(shì)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(bǔ)償導(dǎo)線來代替需要延伸的貴重?zé)犭娕疾牧?,將參比端由熱電偶接線盒延伸到儀表接線端,由補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)原參比端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。 補(bǔ)償導(dǎo)線除了可減少測(cè)量誤差外,還有以下優(yōu)點(diǎn):可改善熱電偶測(cè)溫線路的物理性能和機(jī)械性能,如采用多股線芯或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)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(cè)量線路成本。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用:利于熱電偶參考端溫度的修正和集中控制。測(cè)量儀表一般安裝在遠(yuǎn)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(cè)對(duì)象很近。必須用導(dǎo)線把熱電偶參考端與儀表連接。若用普通銅導(dǎo)線連接則熱電偶參考端溫度較高而且不穩(wěn)定,給測(cè)量帶來誤差。若將熱電偶延長使熱電偶參考端遠(yuǎn)離熱源,理論上是可以的,但會(huì)造成熱電極材料的浪費(fèi)。補(bǔ)償導(dǎo)線就是為解決這個(gè)矛盾而產(chǎn)生的。