在工業(yè)生產(chǎn)中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,已經(jīng)廣泛使用于溫度測量和控制,人們對此也比較熟悉,但如果在使用中不注意正確的使用方法,就會給測溫和控溫造成很大的偏離,嚴重時會直接造成經(jīng)濟損失,所以應該引起重視。熱電偶的測溫原理簡介為了使用方便,將各種型號的熱電偶溫度值與電勢關系,統(tǒng)一為相對于0℃時的電勢值,這里用T0表示,制成各種型號的熱電偶分度表,便于查閱和計算。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，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?，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，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）、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，但較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，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。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。當我們用K分度號的補償導線配用N分度號的熱電偶，將造成過補償，顯示溫度偏高；反之，用N分度號的補償導線配用K分度號的熱電偶，將造成欠補償，顯示溫度偏2.補償導線分度號和極性的判斷  有時可根據(jù)資料所列補償導線的材料、絕緣層及護套顏色判斷，但由于國內(nèi)新舊標準、IEC標準的規(guī)定有差異，用這個方法對補償導線的分度號和極性常常難以準確判斷。較可靠較常用的方法是測試法，就是將補償導線的兩端剝?nèi)ソ^緣層，把兩根導線絞合在一起制成熱電偶的熱端，放到沸騰的水中，兩根導線的另一端與直流電位差計相連（不應該與動圈式直讀mV 表相連，因測量時取電流其讀數(shù)偏低），將測得的熱電勢與表1比較，與之較接近的即為補償導線的分度號，根據(jù)電位差計的正負極可確定補償導線的極性。由于測試時由補償導線構成的熱電偶的參比端溫度不一定是0℃，3、補償導線儀表盤接線點的位置,我們知道,補償導線只是把熱電偶的參比端延長，起到移動參比端位置的作用，延伸后的參比端溫度應當恒定或配用本身具有參比端溫度自動補償?shù)难b置，否則仍可能因新的參比端溫度變化引起測量誤差.比如在儀表盤內(nèi)接線時，由于常用盤裝顯示器、記錄儀本身因通電而發(fā)熱，使其接線端子處的溫度高于儀表盤接線端子處的溫度。當熱電偶的補償導線引進儀表盤后，如果將其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，則因上述溫差存在將造成測量誤差。所以將補償導線跨過儀表盤的接線端子直接與儀表的接線端子相連。

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選擇熱電偶補償導線時要知道熱電偶補償導線所處的環(huán)境溫度及現(xiàn)場工礦狀況，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境溫度情況選擇合適的補償導線護套，所以在選擇時一定要注意現(xiàn)場工礦情況。在工業(yè)溫度測量和溫度控制中正確使用補償導線工業(yè)溫度測量、控制中,熱電偶使用的位置總是距測量、控制表有一定的距離,因而從熱電偶的輸出端到測量、控制表的輸入端,需使用補償導線連接。由于熱電偶和補償導線均有正負極,故接線時應該正極與正極連接,負極與負極連接。2.常見補償導線使用中的錯誤和產(chǎn)生的誤差1.熱電偶補償導線正負極與熱電偶接反,如果將熱電偶補償導線的正負極與熱電偶正負極接反,而熱電偶的正負極與儀表的正極連接是正確的。這種錯誤在應用中比較普遍,因為連接后,被控制對象的溫度變化趨勢與顯示儀表是*的。加之目前熱電偶補償導線產(chǎn)品很多標注不規(guī)范,難以辨認；有些甚至是生產(chǎn)廠家將顏色標錯。一般工業(yè)爐附近的溫度,至少比控制間的溫度高8℃。那么由此產(chǎn)生誤差正好是補償導線補償值的2倍。對于K型偶,微分電勢值基本在左右,測量溫度大約比實際溫度低16℃。如果控制溫度設定在600℃,實際溫度應該在616℃左右。從上面的分析可以看出,當熱電偶補償導線正負極接反,不僅沒有起到補償作用,誤差比不接補償導線還增加一倍,因此補償導線在連接時一定要注意極性。如果不能確定熱電偶補償導線極性時,可以取一段補償導線,將一端絕緣去掉后擰在一起,放在熱水杯中,用普通萬用表直流電壓量程低檔測量另一端的2根線,萬用表上會顯示測量電壓的正負,信號的正極為補償導線的正極。2.使用的補償導線型號不對同種補償導線配同種熱電偶,如果所選的補償導線種類不對,一樣產(chǎn)生誤差。3.補償導線與導線混用  在實際應用中,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于補償導線不夠長用普通導線連接,或補償導線斷后接上一段普通導線,3.補償導線使用中注意事項 1.補償導線的選擇補償導線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。2.接點連接:與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度*。與儀表接線端連接處盡可能溫度*,儀表柜有風扇的地方,接點處要保護不要使得風扇直吹到接點。3.使用長度:因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準確,在控制中嚴重時會產(chǎn)生溫度波動。根據(jù)經(jīng)驗,通常使用熱電偶補償導線的長度控制在15米內(nèi)比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強4.布線:補償導線布線一定要遠離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。5.屏蔽補償導線:為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補償導線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強干擾。補償導線的線路電阻對早期配熱電偶的動圈式儀表來說，熱電偶補償導線已經(jīng)廣泛用于熱電偶溫度測量中。如果了解了熱電偶補償導線的原理、功能、作用方法和注意事項,就能充分發(fā)揮熱電偶補償導線的作用,否則就會適得其反。某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進的一套球化爐裝置,裝置的二十多個測溫點由于設備安裝人員將熱電偶正負極接反,且補償導線還存在多接頭現(xiàn)象,再加上設備使用人員對此知識的貧乏,在工作中因爐溫不正確導致爐內(nèi)產(chǎn)品報廢,直接經(jīng)濟損失達一百多萬元,教訓不可謂不深刻。實際上在眾多熱電偶測溫現(xiàn)場,筆者發(fā)現(xiàn)用普通銅導線作連線的占40%,而使用補償導線作連接線的僅占60%。究其原因有二：一是由于熱電偶設備使用操作人員不了解補償導線功能,認為既然只要起到連接作用,普通導線即可。二是設備制造商在安裝熱電偶時,用的連接線即為普通導線,而在使用者角度總認為設備安裝人員都是專業(yè)人員,做法總是正確的,沒能引起應有的懷疑。在工業(yè)生產(chǎn)中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,已經(jīng)廣泛使用于溫度測量和控制,人們對此也比較熟悉,但如果在使用中不注意正確的使用方法,就會給測溫和控溫造成很大的偏離,嚴重時會直接造成經(jīng)濟損失,所以應該引起重視。

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