熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線使用原理

　在熱電偶溫度測量中,經(jīng)常使用到補(bǔ)償導(dǎo)線。如果對補(bǔ)償導(dǎo)線的匹配不恰當(dāng)，會導(dǎo)致熱電偶的測溫結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差,直接影響到溫度測量工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。所以，要對熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的使用方法、原理、注意要點(diǎn)等熟練掌握。
1、工作原理

　熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線是在一定溫度范圍內(nèi)(包括常溫),其熱電性能與之匹配的熱電偶熱電性能非常相近的導(dǎo)線,由絕緣層、護(hù)套、屏蔽層組成，用來連接熱電偶與測量裝置，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。熱電偶往往是由比較貴重的材料制成，而熱電偶測溫回路的總電勢不受中間溫度變化的影響,補(bǔ)償導(dǎo)線就是用來代替貴重材料的,將需要測溫的熱電偶與測溫儀器相連,對原參比端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。使用補(bǔ)償導(dǎo)線，不但不影響測量結(jié)果,還方便操作,更節(jié)約了測雖成本,經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。采用一支K型熱電偶,用工業(yè)熱電偶自動測量系統(tǒng)進(jìn)行熱電偶的周期檢定,在使用補(bǔ)償導(dǎo)線及用普通銅線代替時(shí)各檢定次,檢定點(diǎn)400℃時(shí),未使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為16.164,誤差在5.4C左右,使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為16.296,誤差在2℃左右;檢定點(diǎn)600℃時(shí),未使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為24.591，誤差在7℃左右,使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為24.875，誤差在0.6℃左右;檢定點(diǎn)800℃時(shí)，未使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為33.856,誤差在10℃左右，使用補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶測定值為33.267,誤差在0.2℃左右。
2、補(bǔ)償導(dǎo)線常用術(shù)語及性能
1）補(bǔ)償導(dǎo)線的允差
　允差是由于測量系統(tǒng)中引用了補(bǔ)償導(dǎo)線而產(chǎn)生的最大偏差，用微伏表示,允差的大小分為精密級和普通級。
2）絕緣層、護(hù)套、屏蔽層
　常用的補(bǔ)償導(dǎo)線絕緣層和護(hù)套是以聚氯乙烯為主體材料;耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣層是以聚四氟乙烯為主體材料，護(hù)套是以聚四氟乙烯或無堿玻璃絲為主體材料，屏蔽層采用鍍錫銅絲或鍍鋅鋼絲紡織或用復(fù)合鋁(銅)帶纏繞。
3）補(bǔ)償導(dǎo)線代碼標(biāo)識
　S表示熱電特性為精密級補(bǔ)償導(dǎo)線。普通級補(bǔ)償導(dǎo)線不標(biāo)字母;G表示一般用補(bǔ)償導(dǎo)線;H表示耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線;R表示線芯為多股的補(bǔ)償導(dǎo)線。線芯為單股的補(bǔ)償導(dǎo)線不標(biāo)字母;P表示有屏蔽層的補(bǔ)償導(dǎo)線;V表示絕緣層或護(hù)套為聚氯乙烯材料(PVC);F表示絕緣層為聚四氟乙烯材料;B表示護(hù)套為無堿玻璃絲材料。
4）補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣電阻
　環(huán)境溫度為15C~35℃,相對濕度不大于80%時(shí)，補(bǔ)償導(dǎo)線的線芯間和線芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每10m不小于5MΩ。
5）補(bǔ)償導(dǎo)線的耐熱性能
　耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)經(jīng)受220℃±5℃歷時(shí)24h耐熱性能試驗(yàn)后,立即將試樣在5倍其直徑的圓柱體上彎曲180°后應(yīng)表面無裂紋,補(bǔ)償導(dǎo)線的線芯間和線芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每米不小于25MΩ。
6）補(bǔ)償導(dǎo)線的防潮性能
　耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)經(jīng)受環(huán)境溫度40℃±2℃,相對濕度95%±3%,歷時(shí)24h防潮性能試驗(yàn)后，補(bǔ)償導(dǎo)線的線芯間和線芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每米不小于25MΩ。
3、補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇
1）根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境
a延長型:合金絲的化學(xué)成分及熱電動勢與配用的熱電偶相同，以熱電偶分度號+字母“X"表示,如“KX"就表示K型熱電偶用延長型補(bǔ)償導(dǎo)線。
b補(bǔ)償型:合金絲的化學(xué)成分與配用的熱電偶不同,但熱電動勢值在0℃~200℃時(shí)與配用熱電偶的熱電動勢相同，以熱電偶分度號+字母“C”表示，如“KC"就表示K型熱電偶補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線,“KCA""KCB"等。
2)根據(jù)工作條件
a按線芯多少分為單股和多芯補(bǔ)償導(dǎo)線。
b以是否帶屏蔽層分為普通型和屏敞型補(bǔ)償導(dǎo)線。
c防爆專用的安全線路用的補(bǔ)償導(dǎo)線。
d與普通導(dǎo)線混用
實(shí)際測量中，經(jīng)常遇到補(bǔ)償導(dǎo)線長度不夠的情況，測量人員圖省事,往往會用普通導(dǎo)線來續(xù)接,根據(jù)中間導(dǎo)體定律可知:誤差與所測量的熱電偶材料有關(guān),通常越貴重金屬制成的熱電偶受到的影響要大點(diǎn)。
e補(bǔ)償導(dǎo)線型號不符
        同樣是補(bǔ)償導(dǎo)線,選用時(shí)若與熱電偶的型號不符,測量結(jié)果也會出現(xiàn)誤差。比如用K型熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線用到S型熱電偶上,根據(jù)中間導(dǎo)體定律計(jì)算后,可知測量出的溫度比實(shí)際溫度要高。
4、補(bǔ)償導(dǎo)線的正確使用
1)正確選擇所需的型號。補(bǔ)償導(dǎo)線選擇時(shí)不但要注意熱電偶的種類,而且還要根據(jù)工作溫度,綜合起來正確選擇。
2)正確分清正負(fù)極(見上節(jié))。
3)不能與普通導(dǎo)線混用(見上節(jié))。
4)注意接點(diǎn)連接。在儀表盤內(nèi)接線時(shí),儀器本身因通電而溫度升高,使接線端子處的溫度高于儀表盤接線端子處的溫度。熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線引到儀表盤后,如果將補(bǔ)償導(dǎo)線接到儀表盤的接線端子上,而儀表盤的接線端子與儀表接線端子間用銅線連接，上述溫差就會造成測量誤差。所以應(yīng)該將補(bǔ)償導(dǎo)線繞過儀表盤的接線端子直接與儀表的接線端子相連。
5)注意使用長度。熱電偶的信號比較低,如果補(bǔ)償導(dǎo)線的距離過長,因?yàn)榄h(huán)境中強(qiáng)電的干擾及本身信號的衰減,會使熱電偶測量值出現(xiàn)誤差。經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，補(bǔ)償導(dǎo)線的長度在15m內(nèi)時(shí),測量結(jié)果誤差不大,超過15m則會直接影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。若條件所迫必須使用超過15m的導(dǎo)線時(shí)，最好使用溫度變送器傳送信號。
6)布線。動力線路和強(qiáng)磁場會干擾補(bǔ)償導(dǎo)線的傳輸信號,所以,補(bǔ)償導(dǎo)線布線時(shí)要考慮遠(yuǎn)離這些干擾源。穿越動力線路時(shí)，要采用交叉方式,不可以與之平行。如果現(xiàn)場干擾源太多且無法避免，可以采用熱電偶屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線的方法,增強(qiáng)補(bǔ)償導(dǎo)線的抗干擾性。在使用過程中--定要注意將屏敝層接地,否則反而會增強(qiáng)干擾,造成測量誤差更大。