熱電偶的冷端處理-上海自動化儀表四廠

上海自動化儀表四廠給大家介紹下熱電偶的冷端處理：

從熱電偶的測溫原理可知，熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關，而且也與冷端溫度有關，只有當冷端溫度固定不變，才能通過熱電動勢的大小去判斷熱端溫度的高低。 當冷端溫度波動較大時，必須首先使用補償導線將冷端延長到一個溫度穩定的地方， 然后再考慮將冷端處理為0°C，這稱為熱電偶的冷端處理和補償。下面介紹幾種實用的方法。

1.補償導線

熱電偶補償導線通常由補償導線合金絲、絕緣層、護套和屏蔽層組成。在100°c (或 200°C)以下的溫度范圍內，補償導線具有與所匹配的熱電偶的熱電動勢標稱值相同的特性。 用它連接熱電偶可起到延長熱電偶冷端的作用。熱電偶補償導線有兩方面的優點：其一是改善了熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能。采用多股線芯或小線徑補償導線可提高線路的撓性，接線方便，也可調節線路電阻和屏蔽外界的干擾；其二是降低了線路的成本。當熱電偶與測量儀表距離較遠時，使用補償導線可節約熱電偶材料，尤其對于貴金屬熱電偶來說經濟效益更是明顯。

2.參比端恒溫法

冰點槽法：在1個標準大氣壓下（101.325kPa)，冰和純水的平衡溫度為0°C。根據這個原理可以制成0°C的恒溫器冰點槽，如圖2-24所示。它在一個保溫瓶里有冰水混合物，在密封 的蓋子上插人若干支試管，試管的直徑應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，若放水銀則可把補償導線與銅導線直接插人試管中水銀里，則形成導電通路，不過在水銀上面應加少量蒸餾水并用石蠟封結，以防止水銀蒸發和溢出。若改用變壓器油代替水銀則必須使補償導線與銅導線接觸良好。冰點槽法是一種精度很高的參比端溫度處理方法，適用于實驗室中的精密測量和檢定熱電偶時使用。由于半導體制冷技術和精密控溫技術的發展。目前我國已研制出電子式冰點恒溫裝置，它使參比端保持在0°C，穩定性在±0.05CC 以內，并且體積小，操作簡單，使用方便。

3.計算修正法

通常冷端溫度T0已知，并測出E(T，T0)時，利用公式得出E(T，0)

【例2-4】用K型熱電偶測溫，顯示儀表按溫度刻芰以分度表為依據），儀表讀數為500°C，但此時冷端溫度50°C，問儀表示值是否可信，應為多少？

解由題意，儀表讀數500°C，查分度表知對應的熱電動勢為20.644mV。

設被測溫度為了，則

查表插值計算

將V=22.667代入上式

這里特別需要強調的是，由于熱電動勢的非線性，因此熱電動勢是溫度函數的差，而不 是溫差的函數。

冷端補償器是一個直流不平衡電橋，在它的四個橋臂中有一個是銅電阻測溫元件，其余三個臂由阻值恒定的錳銅電阻制成。電橋與熱電偶的連接，如圖2-25所示，被測溫度一定時，冷端溫度升高則熱電偶的熱電動勢下降，反之亦然?？嘞朕k法子啊熱電偶回路中串聯一個輸出電壓也跟隨冷端溫度變化，但與熱電動勢變化方向大小相等方向的電壓源，那么總輸出電動勢將不再受冷端溫度變化影響。盡管隨著微電子技術進步，，冷端補償器已經逐步退出了歷史舞臺，但這種自動補償的思想對于初學者還是有重要的指導意義。

對于直流不平衡電橋，其中固定三個橋臂電阻.另一個橋臂電阻隨冷端溫度變化即可。

圖中R1、R2、R3為，用錳銅電阻（溫度系數0.006X10-3/℃）、Rcu為銅電阻（溫度系數4.25~4.28X10-3/°C)，設計平衡點1Ω。

補償電動勢Uab在設計平衡點t0處數值為0;u=EAB(t,t0)+Uab。當冷端溫度偏離設計平衡點時，熱電動勢變化方向與Uab變化方向相反從而保證U基本不變（示值不變）。

要求：

(3) 不同分度號的熱電偶配用不同的冷端補償器(調整電源回路電阻）

(4) 冷端補償器中的銅電阻必須與冷端同溫。

(5) 補償范圍有限（一定精度內，一般為0-50℃)。

(6) 極性不能接反。

冷端補償器的作用就是強制 冷瑞處于平衡點溫度，若平衡點為0°C可直接使用分度表。 特別要注意的是，橋臂RCU必須和熱電偶的冷端盡量靠近，使它們處于同一溫度下。

5.軟件修三法

在計算桁監控系統中，有專門設計的熱電偶信號采集卡（I/O卡中的一種）或采集器， 通常有單路、8路或16路信號通道，帶有隔離、放大、濾波等處理電路。使用時要求把熱電動勢信號通過補償導線與采集卡上的輸人端子連接起來，在每一塊卡上都在接線端子附近安裝有熱敏電阻或半導體溫度傳感器，在采集卡驅動程序的支持下，計算機每次都采集各路熱電動勢信號和冷端溫度信號，再按計算修正法計算出每一路的熱電動勢值，就可以得到準確的被測值了。這種方法是在熱電偶信號采集卡硬件的支持下，依靠軟件編程完成熱電偶冷端處理和補償功能。