熱電偶的測溫原理和補償導線的點擊次數: 20發表時間: 2011-5-16種不同材料的導體(或半導體)構成一個閉合的電路合起來，兩接點溫度t和t0不同時，該電路產生電動勢的現象稱為熱電效應，該電動勢稱為熱電勢。 這兩種不同材料的導體或半導體的組合稱為熱電偶，導體a、b稱為熱電極。 兩個接點，一個也稱為熱端，也稱為測量端或工作端，測溫時放置在被測量介質上的另一個也稱為冷端，也稱為參照側或自由端，通過導線與顯示器連接。 接觸電位是由于兩種不同導體的自由電子密度不同而在接觸部位產生的電動勢。 當兩個導體接觸時，自由電子從密度大的導體擴散到密度小的導體，在接觸部位失去電子側的正的帶電，得到電子側的負的帶電，當擴散達到動平衡時，在接觸面的兩側形成穩定的接觸電位。 接觸電位的數值取決于兩種不同的導體的性質和接觸點的溫度。 兩接點接觸電位eAB(t )和eAB(t0 )在eab ( t ) = ( kt/e ) ln ( NAT/NBT ) eab ( t0 ) = ( kt0/e ) ln ( NAT0/ NBT0)式中: k>； <； br/>； 玻爾茲曼常數為1.38E-6凝膠/℃； e>； <； br/>； 單位電荷，等于4.802E-10經典單位的NAt，NBt和NAt0，nbt0； <； br/>； 溫度分別為t和t0時，a、b兩種材料的電子密度。 溫度差電位是由于在相同導體的兩端溫度不同而產生的電動勢。 如果相同導體的兩端溫度不同，則高溫端的電子能量比低溫端的電子能量大，因此從高溫端向低溫端行進的電子數比從低溫端向高溫端行進的電子數多，結果高溫端失去電子而帶正電，低溫端得到多馀的電子而帶負電，因此在導體的兩端形成接觸電位 在熱電偶電路中產生的總熱電勢為eAB(t，t0)=eAB(t)+eB(t，t0)-eAB(t0)-eA(t，t0)，在總熱電勢下，溫度差電位遠小于接觸電位，能夠忽略的熱電偶的熱電勢為eAB(t， 對于選擇了t0)=eAB(t)-eAB(t0)的熱電偶，在參照端溫度t0一定的情況下，可以表現為eAB(t0)=c是常數，總的熱電動勢為與溫度t一致的函數即eAB(t，t0)=eAB(t)-c=f(t )，該關系式在實際的測量中有用，并且eab ( t ) = c = f ( t )具有與溫度t一致的函數 根據熱電偶的測溫原理，選定熱電偶材料后，熱電偶產生的熱電勢與測量端、基準端的熱電勢有關，僅基準端溫度t0為零或一定，熱電勢為熱端溫度的一值函數。 熱電偶的分度表也以基準端溫度0℃為基準進行分度，但在實際使用過程中，由于冷端溫度大多不為0℃，因此若不補償基準端溫度，則熱電偶的參照端溫度t0與計量端子溫度t1的溫度差t0-t1越大，測量誤差也越大。 實際應用時，由于熱電偶的基準端的端子箱暴露于大氣中，因此溫度變化大，如果不采取對策，端子箱內的溫度就不能變為零，也不能保持一定的溫度，因此會引起測量誤差。 與熱電偶連接的二次儀表(如顯示器、記錄器)、I/O插卡等具有環境溫度補償，可補償這些裝置與熱電偶的接點(即儀表端子)溫度t1。 因此，如何補償熱電偶的基準端溫度t0是重要的。 目前有恒溫法、補償橋法、補償熱電偶法、補償導線法等多種基準端補償方法，但zui常用補償導線法。 補償導線不僅能夠減少測量誤差，還能夠改善熱電偶的測溫線路的物理性能和機械性能，例如采用多芯線或小徑的補償導線能夠提高線路的柔軟性，具有連接容易、容易遮斷干擾的優點的測量線路成本，特別是能夠降低r、s標度編號的貴金屬熱電偶 但是，在一般的熱電偶中，索引號為b的鉑銠(鉑銠30-鉑銠6 )熱電偶除外，沒有專用的補償導線，即在實用上不需要使用補償導線，但參考端溫度不超過120℃。 鉑銠熱電偶在1300~1600 ℃的溫度區域的測溫中經常使用的低溫區域的熱電勢驚人地低，例如100℃的熱電勢為0.033mV、200℃的熱電勢為0.178mV，在全部測溫范圍(0~1800 ℃)內每100℃的平均熱電勢為 例如，熱端溫度為1300℃和1600℃時，基準端溫度t0=100℃時，誤差為±； 3.0℃、t1=120℃時，誤差為±； 5.0℃為使用普通級補償代碼±的5℃要求。 但是，t0=200℃時±； 由于16.3℃的誤差，鉑銠熱電偶通常不使用補償導線，但限制條件為基準端溫度t1&le； 在120℃時，會產生很大的誤差。 同樣的例外有兩種熱電偶，鎳鈷-鎳鋁熱電偶的200℃以下的熱電勢幾乎為零，不使用補償導線，鎳鐵-鎳銅熱電偶的50℃以下的熱電勢幾乎為零，在該溫度范圍內也不使用補償導線。 r、s標號鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶在低溫段的100℃下兩者大致一致( r、s標號的熱電勢分別為0.647mV和0.646mV )，在200℃下稍有差異( r、s標號的熱電勢分別為1.0 mv ) 將市場上通常購買的s型號的補償導線用于r型號的熱電偶時，在100℃以下沒有誤差，即使達到耐熱用補償導線的極限溫度200℃，熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃、1300℃時，誤差僅為2.5℃、2.2℃、2.0℃。

本文熱電偶高頻詞： 補償導線  電勢 

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