热电偶冷端延伸.pdf

问 问 热电偶为什么一般采用专用的冷端延伸导线将其冷端延伸出热电偶为什么一般采用专用的冷端延伸导线将其冷端延伸出 来 用普通导线直接引出行吗 为什么 来 用普通导线直接引出行吗 为什么 答 工业测温时 被测点与指示仪表之间往往有很长的距离 同时为了避免冷端温度受 被测点温度变化的影响 也需要使热电偶的冷端远离工作端 然而热电偶材料较昂贵 热电偶尺寸不能过长 一般只一米左右 为了解决这一问题 一般是采用一种专用导线 将热电偶的冷端延伸出来 如下图 b 所示 图中 C 为仪表连接线 一般采用普通铜线 A B 为专用的冷端延伸导线 通常称冷端补偿导线或冷端延长线 因为冷端补偿导 线的价格比较低廉 可以做得比较长 使热电偶的冷端远离工作端 如果不采用冷端补偿导线 如图 a 所示 冷端 T0与被测点 T 的距离就很近 冷端 温度很容易受被测点温度变化的影响 教材 113 页已详尽地证明 热电偶中间导体定 律 图 a 所示整个回路的总热电势为 0 TTEE AB 同样 也可证明 图 b 中冷端延长线 A B 只要满足教材 117 页公式 5 3 13 的 条件 图 b 整个回路的总热电势也与图 a 相同 下面我们就来证明这个结论 仿照教材 113 页的证明过程 在图 b 中我们从热端出发沿回路一周 按照遇到的 导体和温度的先后顺序 依次写出各接触电势和温差电势 并将它们相加起来便是整个 回路的总热电势 00 00 0000 TETETETETTETTETE TTETETTETE TTETETTETETTETEE ACCBnAAnBBnAnBAB nAnAAnAAC CCBnBnBBnBAB 0000nACnB TTETTETTE 1 根据教材 112 页公式 5 3 3 和对数的性质 有 nBAnBAnAAnBB TETETETE 2 0 00 TTEC 3 000 TETETE ABACCB 4 将式 2 3 4 代入式 1 得 000nAABnBnBA nAnBAnBAB TTETETTETE TTETETTETEE PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 0 TTETTE nBAnAB 5 如果采用的冷端补偿导线满足教材 117 页公式 5 3 13 即 00 TTETTE nABnBA 6 将上式代入 5 式 并引用中间温度定律即教材 113 页公式 5 3 8 得 000 TTETTETTETTETTEE ABnABnABnBAnAB 7 由上式可见 只要冷端补偿导线满足式 6 的条件 整个回路的总热电势就与 导线和热电偶的接点温度 Tn无关 只与 T 和 T0有关 因此只要 T0恒定 Tn小范围 波动对温度测量不会有什么影响 另外 由于补偿导线价格比热电偶低 因此可以采 用较长的补偿导线将冷端延伸到受热端影响较小的地方 以便于冷端温度保持恒定 这就是冷端补偿导线的工作原理 如果图 b 中延长线采用普通导线 即令CBA 则代入式 5 得 00nABnCCnABnBAnAB TTETTETTETTETTEE 8 由上式可见 整个回路的总热电势与导线和热电偶的接点温度 Tn有关 反而与 T0无 关 即便 T0保持恒定 Tn