热电偶检定装置冷端误差的来源及消除

1、热电偶检定装置冷端误差的来源及消除摘 要热电偶冷端自动补偿，一般是指检定的所有热电偶冷端和补偿电阻处于同一环境 温度，通过采集补偿电阻的温度值来对热电偶冷端进行修正。但由于热电偶加热后传热或设 备端子本身温度的原因，每只热电偶冷端温度并不一定相同，与补偿电阻所处的环境温度更 不相同。关键词 热电偶自动补偿1问题的提出从事温度测量的同事对热电偶冷端自动补偿存在着认识上的误区一一忽视了自动补偿 必须具备的条件，我们在实际工作中也曾碰到过这些问题，走过弯路，现将我们对这一问题 的认识与体会提出来以供大家商榷。热电偶构成的热电势与组成热电偶的材料性质、热端温度、冷端温度有关，而与热电极 的长度、直径无

2、关。热电偶检定时，它已经是一只成品，检定的目的就是为了判断其在标准 温度下热端产生的电势值与标准分度值是否一致。检定时材料性质、热端温度已经不是我们 考虑的主要对象（完全按检定规程）。故影响它的主要因素就是冷端温度。而冷端温度常用 的处理方法是：1、人工修正法；2、冰点法；3、恒温法；4、补偿电桥法。前三种由于精度 和使用不方便等原因，使用较少。补偿电桥法由于具有时时补偿的效果，因此生产中使用比 较广泛。2补偿电桥法的工作原理补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电 势变化值。如图1所示：图1不平衡电桥（补偿电桥）由电阻R1、R2、R3、Rt和恒流源组成串连在

3、热电偶测量回路 中，R1、R2、R3为固定电阻，Rt为热电阻。热电偶的冷端与热电阻Rt感受相同的温度。现 在智能测量仪表中，电桥通常取0C时处于平衡（R1 = R2=R3 = Rt0，此时对角线a、b两点电位相等(即V .=0)。当周围环境温度高于0C时，热电偶因冷端温度的升高而使热电势减 ab弱，电桥则由于Rt值的增加而出现不平衡，a点电位高于b点电位，在对角线输出一个不 平衡电压vab，并与热电偶的热电势相叠加。通过适当的调整桥臂电阻和恒流源电流的数值， 使其恰好等于由于冷端温度变化而引起的热电势变化值，仪表即可指示出正确的温度。通常在计算机采样测量中，一般是采样热电阻(Rt)测量的实际温

4、度，通过计算与热电 偶所测量的温度进行叠加，从而显示出热电偶测量的实际温度值。3热电偶冷端自动补偿误差的来源热电偶冷端自动补偿由于科学技术的发展，应用越来越广泛，但是无论如何，其基本补偿原理基本一致，现在就以我厂标准仪表室SDT2000热电偶检定装置为例进行分析。SDT2000热电偶检定装置采用双极比较法检定时的接线原理如图2所示标准热电偶铜导线图2标准热电偶、被检热电偶冷端分别通过铜导线与接线端子板连接，再通过采样开关分别 采样进行读数显示。检定时，先使炉温恒定在检定点附近，然后从标准开始依次读取各热电偶的热电势，再 按相反顺序进行，每支读数不应少于2次。标准被检被检2 被检3 被检4 被检

5、5V标准被检被检2 被检3 被检4 被检5热电偶的热电势值:E （t、t0）=E （t, J）+E （t1, t0）E 热电偶的热电势值；t热电偶工作端温度；t0 冷端温度为0C；t1 冷端处的实际温度。本装置在开始检定和每个检定点采样之前均会自动测试当前冷端温度来进行修正。冷端 温度补偿电阻Rt接在被检热电偶和标准热电偶的冷端接线端子板上，要求各被检热电偶和 标准热电偶的冷端温度与环境温度相同。大家知道，由于热电偶元件本身的导热不同，冷端受到加热的程度也就不同，温度就会 不一样，特别是检定热电偶较短、温度较高时，就会特别明显。此时，即使热电偶工作端温 度一样，各被检热电偶和标准热电偶的t1

6、（冷端处的实际温度）将产生变化。由于空气热 阻的原因，补偿电阻Rt感受到的温度基本不变，从而使测量值E值（热电偶的热电势值） 发生变化产生误差，造成对被检热电偶的误判；4热电偶检定装置冷端自动补偿误差的消除结合我们对热电偶的实际检定，针对系统误差的主要来源，我们对热电偶自动检定装置 测量回路进行了改进。标准热电偶、被检热电偶冷端分别通过相应补偿导线与接线端子板连 接，延长了热电偶的冷端，降低了导热对热电偶冷端的影响，保证了热电偶冷端与补偿电阻 Rt所处的温度相同（基本相同），从而保证了热电偶检定装置冷端自动补偿的准确性，提高 了热电偶检定的可信度。5结束语综合上述通过对热电偶冷端自动补偿原理的分析，可以得出以下的结论：在选择对热电 偶冷端自动补偿时，必须充分考虑冷端温度与补偿电阻所处环境温度一致，补偿电阻尽