熱電偶要進(jìn)行冷端補(bǔ)償?shù)脑蚴鞘裁??如何進(jìn)行補(bǔ)償?
熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測(cè)溫時(shí),可接入測(cè)量?jī)x表,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后,即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí),冷端的(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。
分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。從熱電效應(yīng)原理可知,其熱電動(dòng)勢(shì)與兩端溫度均有關(guān),而分度表是在冷端溫 度為0℃的條件下給出的。但在實(shí)際使用時(shí),冷端常??拷粶y(cè)物,且受環(huán)境溫度的影響,其溫度無(wú)法保持0℃,這樣就產(chǎn)生了測(cè)量誤差。所以必須采取相應(yīng)的措施來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償或修正,常用的方法有冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償電橋法、計(jì)算修正法等幾種。
熱電偶的冷端補(bǔ)償方法有以下幾種
1.冷端恒溫法:這是一種最直接的冷端溫度處理方法,把熱電偶冷端,也就是補(bǔ)償導(dǎo)線接二次儀表的一端放入恒溫裝置中,保持冷端溫度為0度,所以稱之為:冰浴法“這種方法多用于實(shí)驗(yàn)室中。
2.冷端溫度校正法 常用在要求不高的現(xiàn)場(chǎng),即當(dāng)冷端溫度無(wú)法恒定為0度,就需要對(duì)儀表的指示值進(jìn)行修正。做起來(lái)容易但誤差較大。
3.電橋補(bǔ)償法:電橋補(bǔ)償法是目前實(shí)際應(yīng)用中最常用的一種處理方法,它利用不平衡電橋產(chǎn)生的熱電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化,經(jīng)過設(shè)計(jì),可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化,于是實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)補(bǔ)償。。具體方法可來(lái)電資詢,一句兩句說(shuō)不清。
4. 計(jì)算修正法:當(dāng)用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延伸到t0處,只要t0值已知,并測(cè)得熱電偶回路的熱電勢(shì),就可以通過查表的方法來(lái)計(jì)算出被測(cè)溫度t,這種方法主要用于臨時(shí)測(cè)溫。
5.顯示儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法,當(dāng)送入顯示儀表的電勢(shì)為e(t,t0),而t0已知且恒定時(shí),在斷開熱電偶的情況下將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整至t0溫度對(duì)應(yīng)的刻度。這樣相當(dāng)于在顯示儀表內(nèi)部提前施加了電勢(shì)e(t0,0),接入熱電偶后,則用于溫度顯示的總電勢(shì)為e(t,0),由于所有顯示儀表的刻度均按照分度表進(jìn)行刻度,所以儀表正確顯示被測(cè)的熱端溫度數(shù)值。
6.補(bǔ)償導(dǎo)線法 這是的方法,即把熱電偶延長(zhǎng),把冷端引至溫度較穩(wěn)定的地方(通常為控制室),然后由人工來(lái)調(diào)正冷端溫度,即把儀表零點(diǎn)調(diào)至室溫,或由儀表內(nèi)電路進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。對(duì)于貴金屬熱電偶把熱電偶延長(zhǎng)也是不可能的,因?yàn)閮r(jià)格太高行不通,就用熱電特性相近的金屬來(lái)做延長(zhǎng)導(dǎo)線,中間溫度定則是應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論基礎(chǔ)。補(bǔ)償導(dǎo)線并不能自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度的變化,僅只是將熱電偶冷端引至溫度較穩(wěn)定的地方而已,補(bǔ)償還要由人工和儀表來(lái)進(jìn)行。因此補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該叫做熱電偶延長(zhǎng)線,這樣才不會(huì)給人造成錯(cuò)誤的理解。