K型熱電偶的冷端補償技術(shù)原理運行

　　熱電偶線本身具有經(jīng)濟、測量誤差小等優(yōu)點。在材料的熱處理(加工)過程中，常需要對溫度進行準確的測量，以便對整個過程進行平穩(wěn)地控制。尤其是實驗條件下，對所測量的溫度的準確度要求很高。

　　由于熱電偶線在測量中產(chǎn)生的電信號是毫伏級的，若在熱電偶線與測量設(shè)備的導線連接點上，處理不當就會產(chǎn)生錯誤的測量結(jié)果。

　　尤其在現(xiàn)場處理溫度測量值困難，需要將不同的測量點的信號集中引到中心測量站來分析時，或在熱處理過程中，需對幾個測溫點同時并行監(jiān)測或模擬分析時，需要在熱電偶線回路中通過接點引線，此時必須保證在測量點和測量設(shè)備之間的電路的所有材料特性一致且連接點無誤差，才能避免電路產(chǎn)生的任何測量誤差。

　　標準熱電偶線可傳輸?shù)拈L度(從測量點到測量設(shè)備的距離)已由設(shè)計定型，然而現(xiàn)場經(jīng)常會遇到所需傳輸距離超過其有限的傳輸長度。為此就必須采用相同的導體材料將其延伸，而作為連接器件——接線端子就不可避免地被應(yīng)用。可靠的接線方法是采用特殊材料制成的熱電偶線接線端子。不同型號的熱電偶線應(yīng)用不同型號的熱電偶線端子。

　　當需要精確的R型熱電偶測量時，通常的做法是在冰點將兩條腿都指向銅引線，這樣由于冷結(jié)，銅引線可能會連接到電動勢讀數(shù)儀上。此過程可避免在讀數(shù)儀器的端子處產(chǎn)生熱電動勢?；鶞式Y(jié)溫度的變化會影響輸出信號，因此必須為使用儀器提供消除這種潛在誤差源的方法。

　　產(chǎn)生的EM取決于溫度差，因此為了進行測量，必須知道參考值。通過將參考結(jié)放置在恒定0℃(32°F)的冰水浴中來實現(xiàn)。由于冰浴常常不便維護并且并不總是實用的，因此經(jīng)常采用幾種替代方法。

　　冷端補償?shù)幕驹硎?，必須知道冷端溫度才能計算出熱端溫度。這是因為在k型熱電偶電路中產(chǎn)生的電壓，與熱結(jié)點和冷結(jié)點之間的端子差成正比。

　　其控制方程為:

　　Eemf =—SAT = S(T HOT -TCOLD),其中:Eemf是k型熱電偶的電壓輸出

　　s是隨溫度變化的材料特性，稱為塞貝克系數(shù)(對于R型熱電偶，在0℃至1000℃之間約為4.14V/℃)T COLD是冷端的溫度THOT是熱結(jié)點的溫度，重新排列此等式以獲得THOT收益:

　　補償冷端的技術(shù)

　　電橋法

　　自補償冷結(jié)電橋電路，該系統(tǒng)在橋網(wǎng)的一條支路中集成了一個溫度敏感電阻元件(RT)，并與冷結(jié)(T2)熱集成在一起。橋通常由汞電池或穩(wěn)定的直流電源供電。輸出電壓與在(T2)處的預(yù)設(shè)等效參考溫度和熱端(T1)之間產(chǎn)生的不平衡成比例。在該系統(tǒng)中，可以選擇0°或32°F的參考溫度。

　　當冷端(T2)周圍的環(huán)境溫度變化時，會出現(xiàn)熱產(chǎn)生的電壓，并在輸出中產(chǎn)生誤差。但是，將自動引入一個相等且相反的電壓，并將其與熱誤差串聯(lián)。這樣可以消除誤差，并在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)以較高的精度保持等效基準結(jié)溫度。通過將銅引線與冷端集成在一起，k型熱電偶材料本身不會連接到測量設(shè)備的輸出端子，從而消除了二次誤差。

　　歐米茄TRc熱電冰點TMI參考室依靠冰與蒸餾水，去離子水和大氣壓的實際平衡，將多個參考井的溫度精確地保持在0℃。將孔延伸到裝有純凈蒸餾水的去離子水的密封圓筒形腔室中。

　　腔室的外壁由熱電冷卻元件冷卻，以使電池中的水凍結(jié)，以作為冷端參考。波紋管的膨脹感測到通過冰壁在細胞壁上凍結(jié)而產(chǎn)生的體積增加，該波紋管操作微型開關(guān)，從而使冷卻元件斷電。冰殼的交替冷凍和解凍可精確地在參考孔周圍保持0℃的環(huán)境。

　　全自動操作消除了普通冰浴需要經(jīng)常注意的麻煩?？梢灾苯訌谋c參考表中獲取型熱電偶讀數(shù)，而無需對參考結(jié)點溫度進行校正。

　　應(yīng)用優(yōu)點

　　1.測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

　　⒉測星范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻)，最高可達+2800℃(如鎢-辣)。

　　3.構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。