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安徽正中電氣有限公司
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補(bǔ)償導(dǎo)線工作原理及其應(yīng)用

一,、概述

由熱電偶的測(cè)溫原理可知,,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱端(又稱測(cè)量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢(shì)有關(guān),,只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,,熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)(見圖1),。如果不補(bǔ)償?shù)脑挘瑒t熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大,,測(cè)量誤差也越大,。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測(cè)量誤差大致等于上述溫差,。以K 分度號(hào)的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,,當(dāng)t1=50℃,t2=20℃時(shí),,如熱端溫度為1000℃,,則顯示溫度僅969℃,誤差達(dá)31℃,。

實(shí)際應(yīng)用時(shí),,由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化較大,,如不采取措施,接線盒內(nèi)溫度既不可能為零,,也不可能保持某個(gè)溫度恒定不變,,由此引起測(cè)量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表(如顯示器,、記錄儀),、I/O插卡等均帶環(huán)境溫度補(bǔ)償,可對(duì)這些裝置與熱電偶的接線點(diǎn)(即儀表接線端)溫度t2進(jìn)行補(bǔ)償,。由此可見,,關(guān)鍵是如何對(duì)熱電偶的參比端溫度t1 進(jìn)行補(bǔ)償。目前有多種參比端補(bǔ)償方法,,如恒溫法,、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法,、補(bǔ)償導(dǎo)線法等,,但zui常用的就是補(bǔ)償導(dǎo)線法。

本文首先敘述補(bǔ)償導(dǎo)線的原理和分類,,然后介紹補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)用中通常需要了解的幾個(gè)問題,。

二、補(bǔ)償導(dǎo)線的工作原理及分類

1,、補(bǔ)償導(dǎo)線的工作原理

在一定溫度范圍內(nèi),,熱電性能與熱電偶熱電性能很相近的導(dǎo)線稱為熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。

按熱電偶中間溫度定則,,熱電偶測(cè)溫回路的總電勢(shì)值只與熱端和參比端的溫度有關(guān),,而不受中間溫度變化的影響,,所以可用與熱電偶材料相匹配的補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)代替需要延伸的貴重?zé)犭娕疾牧希瑢⒈榷擞蔁犭娕冀泳€盒延伸到儀表接線端,,由補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)原參比端溫度進(jìn)行補(bǔ)償,。

補(bǔ)償導(dǎo)線除了可減少測(cè)量誤差外,還有以下優(yōu)點(diǎn):可改善熱電偶測(cè)溫線路的物理性能和機(jī)械性能,,如采用多股線芯或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的柔韌性,,使連接方便,也易于屏蔽外界干擾,;可降低測(cè)量線路成本,。

2、補(bǔ)償導(dǎo)線的分類

從原理上分延長(zhǎng)型和補(bǔ)償型,,延長(zhǎng)型其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶相同,,因而熱電勢(shì)也相同,在型號(hào)中以"X"表示,,補(bǔ)償型其合金絲名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同,,但在其工作溫度范圍內(nèi),熱電勢(shì)與所配用熱電偶的熱電勢(shì)標(biāo)稱值相近,,在型號(hào)中以"C"表示,。

從補(bǔ)償精度分普通級(jí)和精密級(jí),精密級(jí)補(bǔ)償后的誤差大體上只有普通級(jí)的一半,,通常用在測(cè)量精度要求較高的地方,。如S、R分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線,,精密級(jí)的允差為±2.5℃,普通級(jí)的允差為±5.0℃;K ,、N分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線,精密級(jí)的允差為±1.5℃,普通級(jí)的允差為±2.5℃,。在型號(hào)中普通級(jí)的不標(biāo),,精密級(jí)的加"S"表示。

從工作溫度分一般用和耐熱用,,一般用工作溫度為0 ~ 100℃(少數(shù)為0 ~ 70℃);耐熱用工作溫度為0 ~ 200℃,。

此外,可以線芯多少分為單股和多芯(軟線)補(bǔ)償導(dǎo)線,,以是否帶屏蔽層分為普通型和屏蔽型補(bǔ)償導(dǎo)線,,還有專用于防爆場(chǎng)合的本質(zhì)安全電路用的補(bǔ)償導(dǎo)線。

三,、應(yīng)用中的幾個(gè)問題

1,、補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的匹配

各種分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相同分度號(hào)的熱電偶配用,否則可能欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償,,常用熱電偶在100℃和200℃時(shí)需補(bǔ)償?shù)臒犭妱?shì)值見表1:

表1 常用熱電偶在100℃和200℃時(shí)的熱電勢(shì)值

熱電偶名稱熱電偶分度號(hào)參考端為 0℃時(shí)的熱電勢(shì) mV
100℃200℃
鉑銠10—鉑S0.6461.441
鉑銠13—鉑R0.6471.469
鉑銠30—鉑銠6B0.0330.178
鎳鉻—鎳硅K4.0968.138
鎳鉻硅—鎳硅N2.7745.913
鎳鉻—銅鎳E6.31913.421
鐵—銅鎳J5.26910.779
銅—銅鎳T4.2799.288

當(dāng)我們用K分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線配用N分度號(hào)的熱電偶,,將造成過補(bǔ)償,,顯示溫度偏高;反之,,用N分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線配用K分度號(hào)的熱電偶,,將造成欠補(bǔ)償,顯示溫度偏低,。

熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線和補(bǔ)償電纜(GB/T4990-1995標(biāo)準(zhǔn))表一

產(chǎn)品代號(hào),,合金絲種類,合金絲代號(hào),、品種及規(guī)格

 

熱電偶分度號(hào)

補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)

補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲名稱

正級(jí)

負(fù)級(jí)

名稱

代號(hào)

名稱

代號(hào)

S

SC

銅-銅鎳0.6

SPC

銅鎳0.6

SNC

R

RC

銅-銅鎳0.6

RPC

銅鎳0.6

RNC

K

KCA

鐵-銅鎳22

KPCA

銅鎳22

KNCA

K

KCB

銅-銅鎳40

KPCB

銅鎳40

KNCB

K

KX

鎳鉻10-硅3

鎳鉻10

KPX

鎳硅3

KNX

N

NC

鐵-銅鎳18

NPC

銅鎳18

NNC

N

NX

鎳鉻14-鎳硅4

鎳鉻14

NPX

鎳硅4

NNX

E

EX

鎳鉻10-銅鎳45

鎳鉻10

EPX

銅鎳45

ENX

J

JX

鐵-銅鎳45

JPX

銅鎳45

JNX

T

TX

銅-銅鎳45

TPX

銅鎳45

TNX

WC3-WRC25

WC3/25

鎢錸3-鎢錸25

鎢錸3

WPC3/25

鎢錸25

WNC3/25

 

1,、 正、負(fù)級(jí)配對(duì)時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)及允差范圍

 

熱電偶分度號(hào)

補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)

測(cè)量溫度(℃)

熱電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)值(uv)

精密級(jí)

普通級(jí)

允差(uv)

熱電動(dòng)勢(shì)范圍(uv)

允差(uv)

勢(shì)電動(dòng)勢(shì)范圍(uv)

S或R

SC或RC

100
200

645
1440

±30

615-675

±60

585-705
1380-1500

K

KX或KCA,、KCB

100

4095

±60

4035-4155

±100

3995-4195

KX或
KCA

100
200

4095
8137

±60

4035-4155
8077-8197

±100

3995-4195
8037-8237

N

NX或NC

100
200

2774
5912

±60

2714-2834
5852-5972

±100

2674-2874
5812-6012

E

EX

100
200

6317
13419

±120

6197-6437
13299-13539

±200

6117-6517
13219-13619

J

JX

100
200

5268
10777

±85

5183-5353
10692-10862

±140

5128-5408
10637-10917

T

TX

100
200

4277
9286

±48

4229-4325
9238-9334

±90

4187-4367
9196-9376

WC3/25

WC3/25

100
200

1145
2602

±50

1095-1195
2552-2652

±80

1065-1225
2522-2682

 

2,、 正極對(duì)銅和銅對(duì)負(fù)極的熱電動(dòng)勢(shì)及允差范圍,當(dāng)參考端溫度為0度正極對(duì)銅和銅對(duì)負(fù)極在各主要溫度點(diǎn)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)允差符合下表:

 

合金絲

溫度

電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)值(uv)

精密級(jí)

普通級(jí)

允差

熱電勢(shì)范圍(uv)

允差

熱電勢(shì)范圍(uv)

KPX

100
200

2082
4141

±40

2042-2122
4101-4181

±65

2017-2147
4076-4213

EPX

100
200

2040
4133

±50

1990-2090
4083-4183

±80

1960-2120
4053-4213

NPX

100
200

1012
2106

±40

972-1052
2066-2146

±65

947-1077
2041-2171

SNC/RNC

100
200

645
1440

±30

615-675

±60

585-705
1380-1500

KNCB

100

4095

±60

4035-4155

±100

3995-4195

ENX

100
200

4277
9286

±70

4207-4347
9216-9356

±120

4157-4397
9166-9406

JNX

100

4277

±30

4247-4307

±120

, ,

4217-4337

TNX

100
200

4277
9286

±48

4229-4325
9238-9334

±90

4187-4367
9196-9376

KNX

100
200

2013
3996

±20

1993-2033
3976-4016

±35

1978-2048
3961-4031

 

導(dǎo)線,,和EPX鎳鉻90組成EX補(bǔ)償導(dǎo)線,鎳鉻90為正極,,銅鎳44為負(fù)極。


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