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熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的應(yīng)用

熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的應(yīng)用

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  詳情介紹:

熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的應(yīng)用

點擊次數(shù):565 發(fā)布時間:2015-09-09

1. 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的原理


1)   熱電偶的測溫原理


我們知道,熱電偶的工作原理是兩種不同材質(zhì)的均勻?qū)w組成的閉合回路,在導(dǎo)體兩端存在溫差時,導(dǎo)體兩端就會有電流通過,形成熱電動勢。在回路中接入儀表,儀表就把此熱電動勢轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度。如圖1:




A,B 兩種導(dǎo)體,一端通過焊接形成結(jié)點,為工作端,位于待測介質(zhì)。另一端接測溫儀表,為參考端。


    為更好地理解下面的內(nèi)容,我們將以上測溫回路中形成的熱電動勢表示為EAB(T1,T0),


理解為:A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶,工作端溫度為T1,參考端溫度為T0,形成的熱電動勢為EAB(T1,T0)。


     需要特別強(qiáng)調(diào)的是:熱電偶測溫,歸根結(jié)底是測量熱電偶兩端的熱電動勢。測量儀表能夠讓我們看到溫度數(shù)值,是因為它已經(jīng)將熱電動勢轉(zhuǎn)換成了溫度。




1)   熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的原理:


實際應(yīng)用中,測量或控制儀表離熱電偶總有一定的距離。如圖2.


此時需要在熱電偶(圖中A、B)后再接一段導(dǎo)線,才能將熱電偶的信號接到測溫


表上。圖中C、D即為連接熱電偶和測溫儀表的導(dǎo)線。




圖中,工作端溫度T1, A、B與C、D連接處溫度為T2, 測量儀表端(參考端)溫度為T0.


我們可以把總回路的總電動勢 E 分成兩段熱電動勢的和,即A、B為一段,熱電動勢為EAB(T1,T2),C、D為另一段,熱電動勢為ECD(T2,T0), 即:


          E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)            (熱電偶中間導(dǎo)體定律)   (1)


   在上圖中,如果C、D的材質(zhì)和A、B完全一樣,即C即為A,D即為B,相當(dāng)于熱電偶A、B 在T2(中間溫度)處產(chǎn)生了一個連接點,此時,回路總電勢為:


          E= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0)    (熱電偶中間溫度定律)   (2)從式(2)我們可以看出,只要是相同的熱電偶,中間產(chǎn)生了連接點,則總電勢與連接點的溫度(中間溫度)無關(guān),而只與工作端和參考端的溫度有關(guān)。這正是我們希望得到的。我們在熱電偶布線中,不需要考慮中間有沒有連接點,也不需要考慮連接點的溫度,而是和一根熱電偶連接到介質(zhì)和測量儀表一樣。




     再來比較式(2)和式(1)。如果我們能找到某種材料C、D,它能滿足:


                 ECD(T2,T0)= EAB(T2,T0)                                  (3)


則式(1)成為:


     E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0)        (4)




     滿足式(3)的材料C、D我們稱為熱電偶A、B的補(bǔ)償導(dǎo)線。


     式(4)還告訴我們,使用了補(bǔ)償導(dǎo)線,我們將T2延伸到了T0,但zui后我們的測量結(jié)果與T2無關(guān),這樣我們也可以理解為,因為我們使用了導(dǎo)線C、D,是它補(bǔ)償了T2處連接所產(chǎn)生的附加電勢,而使得我們zui終測量不需要再考慮T2,這也是C、D為什么叫補(bǔ)償導(dǎo)線的原因,




1, 為什么要使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。


大家會問,既然熱電偶能夠達(dá)到測溫目的,為什么還要使用補(bǔ)償導(dǎo)線呢?這要從溫度


測量的實際使用來看。


一般來說,為了便于測量儀表的監(jiān)控與操作,測量儀表都會放在溫度基本恒定并便于


放置的操控臺上,離實際的測溫點都有一定的距離。在這個距離中,一般來說情況比較復(fù)雜,


比如會經(jīng)過動力源,有電磁干擾等等,并且可能經(jīng)常會受到外力的作用。而使用熱電偶線就可能造成測量的誤差,使用起來易于損壞,需經(jīng)常更換等等。并且,熱電偶絲的材料一般都比較貴重,如果長距離使用,成本也非常高。這些,都是使用補(bǔ)償導(dǎo)線的原因。




總結(jié)起來,使用補(bǔ)償導(dǎo)線有以下優(yōu)點:


1)  改善熱電偶測溫線路的物理性能和機(jī)械性能,采用多股線芯或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的撓性,接線方便,也可調(diào)節(jié)線路電阻或屏蔽外界干擾;


2)  降低測量線路成本,當(dāng)熱電偶與測量裝置距離很遠(yuǎn),使用補(bǔ)償導(dǎo)線可以節(jié)省大量的熱電偶材料,特別是使用貴金屬熱電偶時。




2, 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的分類


熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線分為兩大類:


1)  延長型補(bǔ)償導(dǎo)線


延長型補(bǔ)償導(dǎo)線又稱延長型導(dǎo)線,其合金絲的名義化學(xué)成分及熱電動勢標(biāo)稱值與配用的熱電偶相同,用字母“X"附在熱電偶分度號之后表示,例如“KX"表示K型熱電偶用延長型補(bǔ)償導(dǎo)線。


2)  補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線


補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線又稱補(bǔ)償型導(dǎo)線,其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同,但其熱電動勢值在0-100℃或0-200℃時與配用熱電偶的熱電動勢標(biāo)稱值相同,用字母“C"附在熱電偶分度號之后表示,例如“KC"。不同合金絲可以應(yīng)用于同一分度號的熱電偶,并用附加字母區(qū)別。




3, 如何正確選用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線


1)   補(bǔ)償導(dǎo)線的分度號必須與所用熱電偶一致,如K型熱電偶,必須使用K型偶補(bǔ)償導(dǎo)線。


2)   根據(jù)使用環(huán)境的溫度來選擇,補(bǔ)償導(dǎo)線的工作溫度范圍較低,一般分0-100℃和0-200℃兩種,0-100℃的價格更低,可根據(jù)實際的需要來選擇。


3)   如果現(xiàn)場干擾源多,可以選擇抗干擾性強(qiáng)的屏蔽型補(bǔ)償導(dǎo)線。


4)   如果同時有多個測溫點,可選擇內(nèi)有多組補(bǔ)償導(dǎo)線的線纜。




4, 補(bǔ)償導(dǎo)線使用中的注意事項


1)  補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇


   補(bǔ)償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進(jìn)行正確選擇。例如,k型偶應(yīng)該選擇k型偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。


2)   接點連接


   與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致,儀表柜有風(fēng)扇的地方,接點處要保護(hù)不要使得風(fēng)扇直吹到接點。


3)  使用長度


   因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強(qiáng)電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準(zhǔn)確,嚴(yán)重時會產(chǎn)生溫度波動。通常來說,使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的長度控制在15米內(nèi)比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進(jìn)行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應(yīng)的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強(qiáng)。


4)  布線


   補(bǔ)償導(dǎo)線布線一定要遠(yuǎn)離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。


5)  屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線


   為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴(yán)格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強(qiáng)干擾。

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