当工业热电偶材料选定以后,热电动势只与热端和冷端温度有关。因此只有当冷端温度恒定时,工业热电偶的热电势和热端温度才有单值的函数关系。工业热电偶的分度表是以冷端温度 0℃ 作为基准进行分度的,而在实际使用过程中,冷端温度往往不为 0℃ ,所以必须对冷端温度进行处理,消除冷端温度的影响。
那么热端温度为t时,分度表所对应的热电势eAB(t, 0)与工业热电偶实际产生的热电势eAB(t,t0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式:eAB(t,0)=eAB(t,t0)+eAB(t0,0)
由此可见,eAB(t0,0)是冷端温度t0的函数,因此需要对工业热电偶冷端温度进行处理。
一、工业热电偶补偿导线 :
在实际测温时,需要把工业热电偶输出的电势信号传输到远离现场数 十米 远的控制室里的显示仪表或控制仪表,这样, 冷端温度t0比较稳定。工业热电偶一般做得较短,
一般为350~ 2000mm ,需要用导线将热电偶的冷端延伸出来。
工程中采用一种补偿导线,它通常由两种不同性质的廉价金属导线制成,而且在0~ 100℃ 温度范围内,要求补偿导线和所配工业热电偶具有相同的热电特性。
二、、冷端温度修正法:
采用补偿导线可使工业热电偶的冷端延伸到温度比较稳定的地方,但只要冷端温度t0不等于 0℃ ,需要对工业热电偶回路的测量电势值eAB(t,t0)加以修正。当工作端温度为t时,分度表所对应的热电势eAB(t,0)与工业热电偶实际产生的热电势eAB(t,t0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式:eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)
由此可见,测量电势值eAB(t, t0)的修正值为eAB(t0, 0)。eAB(t0,0)是参考端温度t0的函数,经修正后的热电为eAB(t,0), 可由分度表中查出被测实际温度值t。
例如,用镍铬-镍硅工业热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0= 30℃ ,测得热电势eAB(t,t0)为33.29mV, 求加热炉温度。
解:查镍铬-镍硅工业热电偶分度表得eAB(30,0)1.203 mV。 由式(15-13)可得 eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV,由镍铬-镍硅工业热电偶分度表得t=829.5℃。
三、、冷端 0℃ 恒温法 :
在实验室及精密测量中,通常把冷端放入 0℃ 恒温器或装满冰水混合物的容器中,以便冷端温度保持 0℃ ,这种方法又称冰浴法。这是一种理想的补偿方法,但工业中使用极为不便。
四、冷端温度自动补偿法(补偿电桥法):
补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压Uab作为补偿信号,来自动补偿工业热电偶测量过程中因冷端温度不为0℃ 或变化而引起热电势的变化值。 补偿电桥由三个电阻温度系数较小的锰铜丝绕制的电阻r1、r2、r3及电阻温度系数较大的铜丝绕制的电阻rcu和稳压电源组成。补偿电桥与工业热电偶冷端处在同一环境温度,当冷端温度变化引起的热电势eAB(t,t0)变化时,由于rcu的阻值随冷端温度变化而变化,适当选择桥臂电阻和桥路电流,就可以使电桥产生的不平衡电压Uab补偿由于冷端温度t0变化引起的热电势变化量,从而达到自动补偿的目的。
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