教你正確使用熱電阻補償導線(xiàn)

將兩種不同資料的導體或半導體A和B焊接起來(lái)，構成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所示。當導體A和B的兩個(gè)執著(zhù)點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便發(fā)生電動(dòng)勢,因而在回路中構成一個(gè)大小的電流,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶便是利用這一效應來(lái)工作的。
怎么正確運用熱電偶補償導線(xiàn)
等級：計量工程師昵稱(chēng)：我是美人金幣：192積分：250發(fā)帖：59回帖：0注冊：2006-11-2怎么正確運用熱電偶補償導線(xiàn)（轉載）
 摘　要 在運用熱電偶進(jìn)行溫度丈量中,熱電偶補償導線(xiàn)的運用比較遍及。但經(jīng)調查發(fā)現,許多當地由于沒(méi)有正確運用補償導線(xiàn)而呈現許多問(wèn)題。本文介紹了補償導線(xiàn)的原理,對常見(jiàn)過(guò)錯運用的方法進(jìn)行概括,一起從理論上剖析所發(fā)生的差錯,指出正確運用方法和注意事項。
      關(guān)鍵詞 熱電偶 補償導線(xiàn)　運用方法　差錯
      熱電偶補償導線(xiàn)現已廣泛用于熱電偶溫度丈量中。假如了解了熱電偶補償導線(xiàn)的原理、功用、作用方法和注意事項,就能充分發(fā)揮熱電偶補償導線(xiàn)的作用,不然就會(huì )適得其反。
某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引入的一套球化爐設備,設備的二十多個(gè)測溫點(diǎn)由于設備裝置人員將熱電偶正負極接反,且補償導線(xiàn)還存在多接頭現象,再加上設備運用人員對此常識的貧乏,在工作中因爐溫不正確導致?tīng)t內產(chǎn)品作廢,直接經(jīng)濟損失達一百多萬(wàn)元,教訓不可謂不深入。
      實(shí)踐上在很多熱電偶測溫現場(chǎng),筆者發(fā)現用一般銅導線(xiàn)作連線(xiàn)的占40%,而運用補償導線(xiàn)作銜接線(xiàn)的僅占60%。究其原因有二：
      一是由于熱電偶設備運用操作人員不了解補償導線(xiàn)功用,認為既然只需起到銜接作用,一般導線(xiàn)即可。
      二是設備制造商在裝置熱電偶時(shí),用的銜接線(xiàn)即為一般導線(xiàn),而在運用者角度總認為設備裝置人員都是專(zhuān)業(yè)人員,做法總是正確的,沒(méi)能引起應有的懷疑。
在工業(yè)生產(chǎn)中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,現已廣泛運用于溫度丈量和操控,人們對此也比較了解,但假如在運用中不注意正確的運用方法,就會(huì )給測溫文控溫形成很大的偏離,嚴峻時(shí)會(huì )直接形成經(jīng)濟損失,所以應該引起重視。
      一、熱電偶的測溫原理簡(jiǎn)介
      由2種不同均質(zhì)資料A、B組成的回路（見(jiàn)圖1）稱(chēng)為熱電偶。A、B資料2端銜接的接點(diǎn)別離用J1、J2表明,假如J1、J2的接點(diǎn)溫度T1和T2不相同,在回路中就會(huì )發(fā)生電勢,一般稱(chēng)為熱電勢。當A、B的資料一守時(shí),熱電勢的大小取決于T1、T2之間的溫度差,用公式表明為
      EAB(T1,T2)=eAB（T1）+eBA（T2）=eAB（T1）-eAB(T2)    (1)
      式中：EAB（T1,T2）———資料為A、B的熱電偶,接點(diǎn)溫度T1、T2之間的溫差電勢。
      eAB（T1)———A、B接點(diǎn)溫度為T(mén)1時(shí)的電勢。
      eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接點(diǎn)溫度為T(mén)2時(shí)的電勢,這2項大小持平,符號相反。
      為了共同熱電偶資料并進(jìn)行標準,國家有關(guān)標準規定了組成熱電偶資料A、B的成分、純度,而且給出了A、B資料的組合方法,共同用一個(gè)字母命名類(lèi)型,如K型、S型等。為了運用方便,將各品種型的熱電偶溫度值與電勢關(guān)系,共同為相關(guān)于0℃時(shí)的電勢值,這兒用T0表明,制成各品種型的熱電偶分度表,便于查閱和計算。
      這樣相關(guān)于圖1中的方法,公式（1）轉化為
      EAB（T1,T2)=EAB（T1,T0）-EAB（T2,T0） (2)
      公式（2）便是咱們現在運用的實(shí)用公式,只需知道T1、T2,能夠從分度表中查出EAB（T1,T0）和EAB（T2,T0）。
      圖1中左圖為原理圖,該圖中關(guān)于熱電勢無(wú)法丈量；右圖為現在實(shí)踐運用的丈量電路,在熱電偶的2極用丈量導線(xiàn)銜接,依據熱電偶中心導體規律,只需右圖中接點(diǎn)J2、J3的溫度相同,均為T(mén)2,而且銜接導線(xiàn)均為同種均質(zhì)資料,圖1中的右圖與左圖是等效的。
      二 熱電偶補償導線(xiàn)
      1. 銜接導體規律和中心溫度規律
      首先咱們來(lái)剖析熱電偶的銜接導體規律和中心溫度規律,如圖2。
      實(shí)踐運用中,丈量和操控外表與熱電偶總是有一段間隔,如圖2所示。C、D也是2種均質(zhì)資料,依據熱電偶的中心導體規律,能夠導出丈量的總電勢EZ的表達式為：
      EZ=EAB（T1,T3）+ECD（T3,T2）         （3）
      式(3)便是熱電偶銜接導體規律。假如銜接的不是一段,總電勢EZ同樣為各個(gè)部分之和。在圖2的丈量中,咱們希望丈量端的總電勢為熱電偶EAB（T1,T2）,便于操控外表丈量中不至于中心銜接發(fā)生附加電勢,表達式為：
      EAB（T1,T2）=EZ=EAB（T1,T3）+EAB（T3,T2）  （4）
      式(4)中T3稱(chēng)為中心溫度,所以也稱(chēng)為中心溫度規律。這樣就要求咱們找到某種資料C、D,他的特性為：
      ECD（T3,T2）=EAB（T3,T2）（5）
      滿(mǎn)意式(5)的資料咱們稱(chēng)為熱電偶的補償導線(xiàn)。由于熱電偶的品種較多,所以熱電偶補償導線(xiàn)的品種也較多。
      2. 在工業(yè)溫度丈量和溫度操控中正確運用補償導線(xiàn)
      工業(yè)溫度丈量、操控中,熱電偶運用的方位總是距丈量、操控表（下面簡(jiǎn)稱(chēng)外表）有必定的間隔,因而從熱電偶的輸出端到丈量、操控表的輸入端,需運用補償導線(xiàn)銜接。由于熱電偶和補償導線(xiàn)均有正負極,故接線(xiàn)時(shí)應該正極與正極銜接,負極與負極銜接。見(jiàn)圖3所示。
      圖3中由于T3和T2的溫度差會(huì )給丈量帶來(lái)差錯,補償導線(xiàn)的作用便是補償T3和T2,不同品種的熱電偶,要運用相應類(lèi)型的補償導線(xiàn),不同類(lèi)型的補償導線(xiàn)不能混用。
      三、 常見(jiàn)補償導線(xiàn)運用中的過(guò)錯和發(fā)生的差錯
      1. 熱電偶補償導線(xiàn)正負極與熱電偶接反
      假如將熱電偶補償導線(xiàn)的正負極與熱電偶正負極接反,而熱電偶的正負極與外表的正極銜接是正確的,以K型偶為例見(jiàn)圖4所示。這種過(guò)錯在運用中比較遍及,由于銜接后,被操控對象的溫度改變趨勢與顯現外表是共同的。加之現在熱電偶補償導線(xiàn)產(chǎn)品許多標注不標準,難以辨認；有些甚至是生產(chǎn)廠(chǎng)家將顏色標錯。下面剖析由于這種情況所發(fā)生的差錯。
      假如正確銜接,外表所接納的總熱電勢為
      EZ=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）=EK（T1,T3）+EK（T3,T2）
=EK（T1,T2）（6）
      由于銜接的過(guò)錯,依據中心導體規律,外表所接納的總熱電勢為
      E′Z=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）（7）
      關(guān)于KX延伸型補償導線(xiàn),有
      E′KX（T3,T2）=-EKX（T3,T2）=-EK（T3,T2）（8）
      計算,外表丈量值由此發(fā)生差錯為
      EZ′-EZ=EK（T1,T3）-EK（T3,T2）-EK（T1,T3）-EK（T3,T2）
=2EK（T3,T2）（9）
      一般工業(yè)爐附近的溫度,至少比操控間的溫度高8℃。那么由此發(fā)生差錯正好是補償導線(xiàn)補償值的2倍。關(guān)于K型偶,微分電勢值基本在40℃/（μV）左右,丈量溫度大約比實(shí)踐溫度低16℃。假如操控溫度設定在600℃,實(shí)踐溫度應該在616℃左右。
      從上面的剖析能夠看出,當熱電偶補償導線(xiàn)正負極接反,不只沒(méi)有起到補償作用,差錯比不接補償導線(xiàn)還增加一倍,因而補償導線(xiàn)在銜接時(shí)必定要注意極性。
      假如不能確定熱電偶補償導線(xiàn)極性時(shí),能夠取一段補償導線(xiàn),將一端絕緣去掉后擰在一起,放在熱水杯中,用一般萬(wàn)用表直流電壓量程最等級低丈量另一端的2根線(xiàn),萬(wàn)用表上會(huì )顯現丈量電壓的正負,信號的正極為補償導線(xiàn)的正極。
      2. 運用的補償導線(xiàn)類(lèi)型不對
      同種補償導線(xiàn)配同種熱電偶,假如所選的補償導線(xiàn)品種不對,相同發(fā)生差錯。假設運用S型熱電偶,挑選了K型偶的補償導線(xiàn)KX,如圖5所示。
      依據中心導體規律,外表所接納的總熱電勢為
      E′Z（T1,T2）=ES（T1,T3）+EKX（T3,T2）（10）
      假如正確運用S型偶補償導線(xiàn)SC,不考慮補償導線(xiàn)本身差錯,外表丈量的總電勢為EZ（T1,T2）=ES（T1,T3）=ES（T3,T2）（11）
      由于選錯了補償導線(xiàn)外表丈量值由此發(fā)生差錯為式(10)-式(11)
      EZ′-EZ=EK（T3,T2）-ES（T3,T2）-EK（T3,T2）-ES（T3,T2）（12）
      假如S型熱電偶工作溫度為900℃,操控間環(huán)境溫度為25℃,仍依照T3-T2=8℃,別離查S偶和K偶分度表,得出電勢差為
      EK（T3,T2）-ES（T3,T2）=0.278mV
      外表丈量溫度比實(shí)踐溫度高。假如外表操控在900℃時(shí),實(shí)踐值只要875.1℃,差錯24.9℃。
      假如上述情況又將極性接反,外表丈量值偏高,外表顯現900℃時(shí),實(shí)踐溫度為933.2℃,差錯33.2℃。
      3. 補償導線(xiàn)與導線(xiàn)混用
      在實(shí)踐運用中,經(jīng)常會(huì )發(fā)現由于補償導線(xiàn)不夠長(cháng)用一般導線(xiàn)銜接,或補償導線(xiàn)斷后接上一段一般導線(xiàn),見(jiàn)圖6所示。
      圖6中給出了2種補償導線(xiàn)和一般導線(xiàn)混用的情況。關(guān)于圖6(B)的情況,用中心導體規律來(lái)剖析,假定熱電偶的類(lèi)型為Y（Y表明熱電偶分度號中的任一種）,補償導線(xiàn)為YX,外表丈量端的總熱電勢為
      E′Z=EY（T1,T3）+EYX（T3,Tn）+EC（Tn,T2）（13）
      假如Tn與T2溫度基本持平,EC（Tn,T2）=0,用導線(xiàn)銜接沒(méi)有影響。
假如Tn與T2溫度不持平,由于有一段補償導線(xiàn),接點(diǎn)Tn也是遠離熱工設備周?chē)?Tn總是小于T3,在室溫下與T2差別不大時(shí),EC（Tn,T2)電勢較小,用導線(xiàn)銜接影響不大。
      關(guān)于圖6(A)的情況,用中心導體規律來(lái)剖析,為
      E′Z=EY（T1,T3）+eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）+ETX（T3,T2）（14）
      關(guān)于式(14)中,eYX1C（Tn1）、eCY1X（Tn2）、為補償導線(xiàn)中的任1個(gè)電極與銜接導線(xiàn)的電勢。
      假如Tn1=Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）=0,中心銜接導線(xiàn)沒(méi)有影響。
      假如Tn1≠Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）≠0,中心銜接導線(xiàn)影響取決于補償導線(xiàn)的資料YX1與銜接導線(xiàn)資料C的電勢以及Tn1、Tn2差值。eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）有可能是正,也有可能是負。折合成溫度值與采用的何種熱電偶有關(guān)。一般廉金屬熱電偶的微分電勢要大于貴金屬熱電偶。因而上述影響折合成溫度,貴金屬熱電偶影響要大些。
      四、 補償導線(xiàn)運用中注意事項
      1. 補償導線(xiàn)的挑選
補償導線(xiàn)必定要依據所運用的熱電偶品種和所運用的場(chǎng)合進(jìn)行正確挑選。例如,K型偶應該挑選K型偶的補償導線(xiàn),依據運用場(chǎng)合,挑選工作溫度規模。一般KX工作溫度為-20～100℃,寬規模的為-25～200℃。一般級差錯為±2.5℃,精密級為±1.5℃。
      2. 接點(diǎn)銜接
      與熱電偶接線(xiàn)端2個(gè)接點(diǎn)盡可能近一點(diǎn),盡量保持2個(gè)接點(diǎn)溫度共同。與外表接線(xiàn)端銜接處盡可能溫度共同,外表柜有風(fēng)扇的當地,接點(diǎn)處要保護不要使得風(fēng)扇直吹到接點(diǎn)。
      3. 運用長(cháng)度
      由于熱電偶的信號很低,為微伏級,假如運用的間隔過(guò)長(cháng),信號的衰減和環(huán)境中強電的攪擾偶合,足能夠使熱電偶的信號失真,形成丈量和操控溫度不精確,在操控中嚴峻時(shí)會(huì )發(fā)生溫度波動(dòng)。
依據咱們的經(jīng)歷,一般運用熱電偶補償導線(xiàn)的長(cháng)度操控在15米內比較好,假如超過(guò)15米,建議運用溫度變送器進(jìn)行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電勢值轉換成直流電流傳送,抗攪擾強。
      4. 布線(xiàn)
      補償導線(xiàn)布線(xiàn)必定要遠離動(dòng)力線(xiàn)和攪擾源。在避免不了穿越的當地,也盡可能采用交叉方法,不要平行。
      5. 屏蔽補償導線(xiàn)
      為了提高熱電偶銜接線(xiàn)的抗攪擾性,能夠采用屏蔽補償導線(xiàn)。關(guān)于現場(chǎng)攪擾源較多的場(chǎng)合,作用較好。但是必定要將屏蔽層嚴厲接地,不然屏蔽層不只沒(méi)有起到屏蔽的作用,反而增強攪擾。