熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時,冷端的(環(huán)境)溫度變化,將影響嚴(yán)重測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。 熱電偶的冷端補(bǔ)償通常采用在冷端串聯(lián)一個由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻,另外有一個橋臂由(銅)熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化(比如升高),熱電偶產(chǎn)生的熱電勢也將變化(減。,而此時串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化(升高)。如果參數(shù)選擇得好且接線正確,電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變化的量相等,整個熱電偶測量回路的總輸出電壓(電勢)正好真實(shí)反映了所測量的溫度值。這就是熱電偶的冷端補(bǔ)償原理。
熱電偶為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)償
為了熱電勢與被測溫度成單值函數(shù)關(guān)系,需要熱電偶的冷端溫度保持恒定,由于熱電偶的溫度——熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度等于0℃下得到的,已知配套的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的,在測量時必須滿足冷端溫度等于0℃的條件,否則會出現(xiàn)誤差,而在實(shí)際工作時冷端受外界溫度影響很難恒定也不等于0℃。
方法:①冷端溫度恒溫法
②計算修正法
③電橋補(bǔ)償法
熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)谋匾,常用冷端補(bǔ)償有幾種方法
必要性
熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端溫度有關(guān),而且也與冷端溫度有關(guān),只有當(dāng)冷端溫度恒定時,才能通過測量熱電勢的大小得到熱端的溫度。
方法
補(bǔ)償導(dǎo)線法(實(shí)現(xiàn)冷端遷移,降低電路成本)、熱電偶冷端溫度恒溫法、計算修正法、冷端補(bǔ)償電橋法(利用直流不平衡電橋產(chǎn)生的電勢來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢的變化值。)。
原理
補(bǔ)償導(dǎo)線在100℃(或200℃)以下的溫度范圍內(nèi),具有與熱電偶相同的熱電特性,用它連接熱電偶可起到延長熱電偶冷端的作用。
熱電偶冷端溫度恒溫法:在一個保溫瓶里放冰水混合物,1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325KPa)的冰和純水的平衡溫度為0℃。在密封的蓋子上插上若干支試管,試管的直徑應(yīng)盡量小,并有足夠的插入深度。試管底部有少量高度相同的水銀或變壓器油,若放水銀則可把補(bǔ)償導(dǎo)線與銅導(dǎo)線直接插入試管中的水銀里,形成導(dǎo)電通路。不過在水銀面上應(yīng)加少量蒸餾水并用石蠟封結(jié),以防止水銀蒸發(fā)和溢出。
計算修正法
在實(shí)際應(yīng)用中,熱電偶的參比端往往不是0℃,而是環(huán)境溫度T,這時測量出的回路熱電勢要小。因此,必須加上環(huán)境溫度T與冰點(diǎn)T之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢后才能符合熱電偶分度表的要求。根據(jù)連接導(dǎo)體和中間溫度則有:E=(T,0)=E(T,T)+E(T,0)?捎檬覝赜嫓y出環(huán)境溫度T,從分度表查出E(T,0)的值,然后加上熱電偶回路熱電勢E(T,T),得到E=(T,0)的值,反查分度表即可得到準(zhǔn)確的被測溫度T值。