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热电偶原理
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热电偶冷端补偿的必要性

必要性

    热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关,而且也与冷端温度有关,只有当冷端温度恒定时,才能通过测量热电势的大小得到热端的温度。
方法

补偿导线法(实现冷端迁移,降低电路成本)、热电偶冷端温度恒温法、计算修正法、冷端补偿电桥法(利用直流不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化值。)。
原理

补偿导线在100℃(或200℃)以下的温度范围内,具有与热电偶相同的热电特性,用它连接热电偶可起到延长热电偶冷端的作用。
热电偶冷端温度恒温法:在一个保温瓶里放冰水混合物,1个标准大气压(101.325KPa)的冰和纯水的平衡温度为0℃。在密封的盖子上插上若干支试管,试管的直径应尽量小,并有足够的插入深度。试管底部有少量高度相同的水银或变压器油,若放水银则可把补偿导线与铜导线直接插入试管中的水银里,形成导电通路。不过在水银面上应加少量蒸馏水并用石蜡封结,以防止水银蒸发和溢出。
计算修正法

在实际应用中,热电偶的参比端往往不是0℃,而是环境温度T,这时测量出的回路热电势要小。因此,必须加上环境温度T与冰点T之间温差所产生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。根据连接导体和中间温度则有:E=(T0)=E(TT)+E(T0)。可用室温计测出环境温度T,从分度表查出E(T0)的值,然后加上热电偶回路热电势E(TT),得到E=(T0)的值,反查分度表即可得到准确的被测温度T值。

热电偶冷端补偿

     热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

 

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