热电偶中补偿导线的作用是什么?如何进行使用?
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由热电偶的测温原理可知,热电偶产生的热电势与热端(又称测量端)、参比端(又称冷端)的热电势有关,只有参比端温度t1 为零或恒定不变,热电势才是热端温度的单值函数(见图1)。如果不补偿的话,则热电偶的参比端温度与仪表接线端温度t2间的温差t1-t2越大,测量误差也越大。由于大多数热电偶的热电势与温度的关系近似线性,所以造成的测量误差大致等于上述温差。以K 分度号的镍铬-镍硅热电偶为例,当t1=50℃,t2=20℃时,如热端温度为1000℃,则显示温度仅969℃,误差达31℃。
实际应用时,由于热电偶参比端的接线盒通常暴露在大气中,温度变化较大,如不采取措施,接线盒内温度既不可能为零,也不可能保持某个温度恒定不变,由此引起测量误差。由于与热电偶相连的二次仪表(如显示器、记录仪)、I/O插卡等均带环境温度补偿,可对这些装置与热电偶的接线点(即仪表接线端)温度t2进行补偿。由此可见,关键是如何对热电偶的参比端温度t1 进行补偿。目前有多种参比端补偿方法,如恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等,但最常用的就是补偿导线法。在一定温度范围内,热电性能与热电偶热电性能很相近的导线称为热电偶的补偿导线。
热电偶补偿导线是一种在一定温度范围内(包括常温)具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线,用热电偶补偿导线连接热电偶与测量装置,作用就是补偿他们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。热电偶补偿导线接反会怎么样?在一般情况下如果发生接反热电偶补偿导线的事项,那么测试出来的温度与实际温度会有很大差异,这个误差在两倍左右。
使用热电偶补偿导线应注意什么?
首先是挑选热电偶补偿导线的注意事项,热电偶的种类很多,不同类型的热电偶就要使用不同类型的补偿导线,打个比方,如果你用的是K型热电偶那么补偿导线也只能用K型;
其次就是接线,这是使用热电偶补偿导线非常重要注意事项,连接的位置一定要跟热电偶接线柱离得越近越好,这么做的目的就是为了把热电势安全的导入二次仪表,这个时候需要注意导线与二次仪表的连接点一定要避免风扇类的电器吹到接点上;
其次就是要注意补偿导线的连接距离,一定一定一定不能超过15米,否则可能有信号弱、强电干扰效果的后果;
之后就是走线了,在使用热电偶补偿导线时一定要避开有强电铺设的线路,其他干扰源也要避免;
最后需要注意的是抗干扰,很多时候热电偶的使用环境比较复杂,干扰源也很多,所以需要使用带屏蔽功能的补偿导线,同时也要注意屏蔽层接地工作。
补偿导线如何接线和选择的补偿方式有关,需要根据具体情况进行具体的分析与操作,不过不管是哪种接线方式都是要按照以下这些方法与要求进行。
接点连接
热电偶有两个接线点,这两个点一定要尽可能的接近一些,这样能够保证两个点的温度一致,如果您的仪表柜有使用风扇,还要注意远离风扇,不要让风扇直接吹到接点上。
使用长度
热电偶信号不高,属于微伏级的,所以不能使用过长的距离,这样能避免因信号衰减和强电磁干扰下,热电偶信号失真的发生,出现温度波动,影响测量的准确性。
屏蔽补偿导线
热电偶的接线需要有足够的抗干扰能力,屏蔽补偿导线是一个提高抗干扰的方法,特别是现场有较多干扰源的环境,使用效果更好,但屏蔽层必须接地,否则将起不到屏蔽的作用,而且还会强化干扰。
按热电偶中间温度定则,热电偶测温回路的总电势值只与热端和参比端的温度有关,而不受中间温度变化的影响,所以可用与热电偶材料相匹配的补偿导线来代替需要延伸的贵重热电偶材料,将参比端由热电偶接线盒延伸到仪表接线端,由补偿导线对原参比端温度进行补偿。补偿导线除了可减少测量误差外,还有以下优点:可改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能,如采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的柔韧性,使连接方便,也易于屏蔽外界干扰;可降低测量线路成本。