熱電偶測溫

已選擇補(bǔ)償導(dǎo)線

為什么誤差還存在？

文丨甜甜

編輯小 玉

審核任三多

在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶參考端的接線盒通常暴露在大氣中，溫度變化很大。如果不采取措施，接線盒中的溫度既不能為零，也不能保持一定的溫度恒定，導(dǎo)致測量誤差。由于連接到熱電偶的二次儀器(如顯示器和記錄儀)，I/O插卡等都有環(huán)境溫度補(bǔ)償，可以補(bǔ)償這些裝置和熱電偶的接線點(diǎn)(即儀表接線端)的溫度t2.補(bǔ)償。因此，熱電偶參考端溫度的關(guān)鍵是什么？t1.補(bǔ)償。目前有恒溫法、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法、補(bǔ)償導(dǎo)線法等參考方法，但較常用的是補(bǔ)償導(dǎo)線法。

常用的補(bǔ)償導(dǎo)線有哪些誤區(qū)？接下來我們來看看:

各分度號的補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相同分度號的熱電偶配用，否則可能會欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償。

熱電偶常用100℃和200℃需要補(bǔ)償熱電勢值：

（表1）

使用K補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，N熱電偶爾會導(dǎo)致過度補(bǔ)償，顯示溫度過高；相反，使用N補(bǔ)償導(dǎo)線的K偶爾熱電偶爾會導(dǎo)致低溫欠賠償。

熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線正負(fù)極，極性不能反接。

經(jīng)理論證明，極性反向?qū)е碌恼`差約為無補(bǔ)償導(dǎo)線的兩倍。

某化工廠更換現(xiàn)場熱電偶后，溫度測量值與實(shí)際溫度偏差較大，有時(shí)高有時(shí)低。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)熱電偶與補(bǔ)償線極性正負(fù)相反，補(bǔ)償線接線調(diào)整后故障消除。

      熱電偶和熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線可分為正負(fù)極。當(dāng)補(bǔ)償導(dǎo)線極性反接時(shí)，儀表顯示值變化很大：

(1)補(bǔ)償線極性反接后，當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處溫度高于控制室溫度時(shí)，儀表顯示溫度低于實(shí)際測量溫度。

(2)補(bǔ)償線極性反接后，當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處溫度低于控制室溫度時(shí)，儀表顯示溫度高于實(shí)際測量溫度。

(3)補(bǔ)償線極性反接后，當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處溫度與控制室溫度相同時(shí)，儀表顯示溫度與實(shí)際溫度相同。

如何避免逆轉(zhuǎn)？有時(shí)可以根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的材料、絕緣層和護(hù)套顏色來判斷，但由于國內(nèi)新舊標(biāo)準(zhǔn)，IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不同，往往很難準(zhǔn)確判斷補(bǔ)償線的分度號和極性。

較可靠、較常用的方法是方法，即將補(bǔ)償線的兩端剝離絕緣層，將兩根線絞在一起，制成熱電偶的熱端，放入沸水中。兩條導(dǎo)線的另一端與直流電位差計(jì)連接（不應(yīng)與動圈直讀相連）mV表連接，由于測量時(shí)電流讀數(shù)較低)，將測量的熱電位與表1進(jìn)行比較，較接近的是補(bǔ)償線的分度號，補(bǔ)償線的極性可根據(jù)電位差計(jì)的正負(fù)極確定。

因?yàn)闊犭娕嫉膮⒖紲囟炔灰欢ㄊ?℃，例如是20℃，測熱電位低于參考端0℃熱電勢值。以某一不明度號的補(bǔ)償導(dǎo)線為例，參考端溫度約為20℃，測量值如在3.928±0.150mV補(bǔ)償線的分度號可以在范圍內(nèi)判斷K。3.928k分度號熱電偶100℃和20℃時(shí)熱電勢的差值，0.150是K普通補(bǔ)償導(dǎo)線分度號允差。

補(bǔ)償導(dǎo)線儀表盤接線點(diǎn)位置不當(dāng)，容易造成誤差

眾所周知，補(bǔ)償導(dǎo)線只延長熱電偶的參考端，起到移動參考端位置的作用。延伸后的參考端溫度應(yīng)恒定或配備有參考端溫度自動補(bǔ)償?shù)难b置，否則新參考端溫度變化仍可能導(dǎo)致測量誤差。

例如，在儀表板內(nèi)接線時(shí)，由于常用的盤式顯示器和記錄儀本身通電而發(fā)熱，接線端子的溫度高于儀表板接線端子的溫度。當(dāng)熱電偶的補(bǔ)償線引入儀表板時(shí)，如果將其連接到儀表板的接線端子，并且儀表板的接線端子與儀表接線端子之間的銅線連接，則上述溫差會導(dǎo)致測量誤差。因此，較好將補(bǔ)償線直接連接到儀表板的接線端子上。

導(dǎo)線電阻選擇不當(dāng)容易造成誤差

早期配熱電偶的動圈儀表Ω、15Ω當(dāng)熱電偶安裝位置遠(yuǎn)離動圈表時(shí)，或使用分度號K、N、E、J、T含銅鎳材料的補(bǔ)償導(dǎo)線電阻較大，應(yīng)注意選擇較大截面的補(bǔ)償導(dǎo)線。

比如選擇外接15Ω當(dāng)線路電阻E分度號動圈儀表時(shí)，補(bǔ)償導(dǎo)線截面為1.0mm2、2.5mm2.相應(yīng)單位的長線電阻分別為1.25Ω/m和0.5Ω/m，補(bǔ)償導(dǎo)線的較大允許長度僅為12m和30m。假如不注意設(shè)計(jì)，這個(gè)長度很容易超過，造成測量誤差。

R、S熱電偶補(bǔ)償偶補(bǔ)償導(dǎo)線混合，容易造成誤差

鉑銠-鉑熱電偶爾會出現(xiàn)R、S鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶在國內(nèi)應(yīng)用較少，但其熱電勢較大(1600℃時(shí)R、S熱電偶的熱電位分別為18.849mV和16.777mV），而在低溫段100℃兩者基本一致（R、S分度號的熱電勢分別為0. 7mV和0. 6mV），200℃時(shí)稍有差別（R、S分度號的熱電勢分別為1.467mV和1.441mV），因此，目前國內(nèi)市場R、S補(bǔ)償線的分度號是通用的。

如果你通常在市場上購買S補(bǔ)償導(dǎo)線R分度號熱電偶，100℃即使耐熱補(bǔ)償導(dǎo)線的極限溫度為200℃，當(dāng)熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃、1300℃當(dāng)時(shí)只有誤差2.5℃、2.2℃、2.0℃。

補(bǔ)償型不同于延伸型補(bǔ)償線，不能互用

K 分度號補(bǔ)償導(dǎo)線有補(bǔ)償型KC補(bǔ)償導(dǎo)線和延伸型KX補(bǔ)償性能對照表可供實(shí)際選擇參考。

雙鉑銠熱電偶不需要使用補(bǔ)償導(dǎo)線

在常用的熱電偶中，B雙鉑銠(鉑銠)30-鉑銠6)熱電偶是個(gè)例外。它沒有特殊的補(bǔ)償線，或者換句話說，補(bǔ)償線通常不需要在實(shí)際應(yīng)用中使用。

雙鉑銠熱電偶13000萬~1600℃溫度段的溫度測量（≤1300℃鉑銠通常用于鉑熱電偶，其低溫段的熱電勢出奇地低，如100℃熱電勢只有0.033mV，200℃熱電勢為0.178mV，以及整個(gè)測溫范圍(0)~1800℃）每100℃平均熱電位為0.700mV相比之下，差別很大，所以即使不補(bǔ)償，誤差也很小。

例如，當(dāng)熱端溫度為13000時(shí)℃和1600℃如參考端溫度t1=100℃時(shí)，誤差是±3.0℃，如t1=120℃時(shí)，誤差是±5.0℃，使用普通補(bǔ)償導(dǎo)線±5℃但值得注意的是，如t1=200℃可能會導(dǎo)致時(shí)間±16.3℃因此，雖然補(bǔ)償導(dǎo)線通常不用于雙鉑銠熱電偶，但限制是參考端的溫度t1≤120℃，否則會造成很大的誤差。

鎳鈷-鎳鋁熱電偶20000℃以下熱電勢幾乎為零，不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而鎳鐵-鎳銅熱電偶為50℃以下熱電勢很小，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)不需要補(bǔ)償導(dǎo)線。

銅線不能替代補(bǔ)償線，容易產(chǎn)生誤差

用銅線代替補(bǔ)償線有什么影響？如果K測量點(diǎn)溫度為5000，則熱電偶與銅線連接?！?，現(xiàn)場參考溫度為40℃，顯示表中的溫度為30℃(儀器的顯示溫度是多少？

根據(jù)熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律，同一金屬兩端不會產(chǎn)生溫差熱電位EAB（Tn，T0）=此時(shí)，顯示器獲得的總熱電位計(jì)算如下：

EK=EK（500，40） EK（30，0）

=EK（500，0）-EK（40，0） EK（30，0）

=20. 4-1.612 1.203

=20.234 mV

此時(shí)儀表顯示的溫度為490.4℃，即儀表顯示溫度低于實(shí)際溫度9.6℃。顯然，用銅線代替補(bǔ)償線會產(chǎn)生很大的測量誤差，不能用銅線代替補(bǔ)償線。