补偿线的功能和使用方法

什么是补偿线？补偿线是在一定温度范围内（包括常温0）与额定热电偶的热电动势具有相同标称值的一对绝缘线. 使用它们连接热电偶和测量设备测量导线的作用，以补偿它们以及由耦合器上的温度变化引起的热电误差. 子子知道补偿线是什么后，补偿线的作用是什么？使用补偿线时应注意哪些问题？下一篇文章将仔细分析相关内容.

补偿线的作用:

1）. 有利于热电偶参考端温度的校正和集中控制.

通常将测量仪器安装在远离热源的地方，环境温度相对稳定，普通热电偶的接线盒（装有参考端）非常靠近被测物体. 热电偶的参考端必须通过电线连接到仪器. 如果使用普通铜线连接，则热电偶参考端子的温度会更高且不稳定，这会给测量带来误差. 从理论上讲，可以扩展热电偶，使热电偶的参考端远离热源，但这会浪费热电偶材料. 补偿线的创建就是为了解决这一矛盾. 它的特征在于，在参考端子温度（0-100°C或0-150°C）的可能变化范围内，补偿导线的两极组成的热电偶的热电特性与热电偶的热电特性相同. 配备的热电偶，即:

Ea'b'（tn，0）= Eab（tn，0）

根据中间温度定律，在热电偶电路中添加补偿导线后，其热电势仅与测量端子的温度t和补偿导线与仪器的连接点t0有关，而与温度无关. 相对于参考温度tn的变化热电极延伸到仪器，因此补偿线的作用仅仅是延伸热电偶，当参考端子的温度不为0°C时，它不能消除影响. 因此，必须使用0°C恒温器方法，计算方法和仪器自动补偿方法等方法将热电偶参考端子的温度校正为0°C.

2），可以节省很多昂贵的金属材料，例如铂铑10铂热电偶，可以选择便宜的家庭铜-镍铜补偿线.

使用补偿线时应引起注意:

1）. 各种补偿线只能与相应的热电偶一起使用.

2）. 补偿线分为正极和负极，使用时极性不能错误，否则会引起测量误差.

3）. 热电偶和补偿导线之间的连接点的温度不得超过规定的工作温度. 如果超过了规定的温度范围，则补偿导线和热电偶的热电特性将明显不同，从而导致测量误差.

4）由于补偿线和热电偶材料的热电特性并不完全相同，因此连接处两个结点的温度必须相同，否则会引起测量误差.

5）为便于安装，可以选择多股补偿线，也可以根据需要选择防水，防腐和防火的补偿线.

6）. 可以使用大直径大导电率的补偿线来减小热电偶回路的电阻，这有利于仪器的正常运行和自动温度控制.

如何正确使用热电偶补偿线

在热电偶温度测量中，使用热电偶补偿线比较普遍. 但是，调查发现，由于补偿线使用不当，许多地方存在许多问题. 本文介绍了补偿线的原理，总结了常见的误用形式，同时从理论上分析了产生的偏差，指出了正确的使用方法和注意事项.

热电偶补偿线已广泛用于热电偶温度测量中. 如果了解热电偶补偿线的原理，功能，功能方法和注意事项，可以充分发挥热电偶补偿线的作用，否则会适得其反.

实际上，在许多热电偶温度测量地点，作者发现40％的人使用普通铜线作为连接线，只有60％的人使用补偿线作为连接线. 造成这种情况的原因有两个:

一个是热电偶设备的操作员不了解补偿线的功能，并认为只要具有连接功能，就可以使用普通线.

第二，当设备制造商安装热电偶时，所用的连接线是普通线，从用户的角度来看，设备安装人员始终被认为是人员，实践总是正确的，失败了. 引起应有的怀疑.

在工业生产中，尽管热电偶已被广泛用作温度测量和控制的温度传感器，但人们对此也很熟悉，但是如果他们不注意正确的使用方法，则会进行温度测量和控制. 温度会造成很大的偏差，严重时会直接造成经济损失，因此应引起注意.

首先，简要介绍热电偶温度测量原理

由两种不同的均质材料A和B组成的电路称为热电偶. A和B材料两端的结点分别用J1和J2表示. 如果J1和J2的T1和T2的结温不同，则回路中将产生一个电势，通常称为热电势. 当A和B的材料固定时，热电势的大小取决于T1和T2之间的温差，该温差用公式表示为

EAB（T1，T2）= eAB（T1）+ eBA（T2）= eAB（T1）-eAB（T2）（1）

在公式中: EAB（T1，T2）-热电偶材料为A，B，即接触温度T1，T2之间的温差电位.

eAB（T1）——— A和B的结温为T1时的电势.

eAB（T2），eBA（T1）-A和B的接触温度下的电势为T2，这两个大小相等，符号相反.

为了统一热电偶材料并使之标准化，相关的国家标准规定了热电偶材料A和B的成分和纯度，并给出了A和B材料的组合形式. 模型的名称用字母统一表示，例如K型，S型等. 为了易于使用，将各种热电偶的温度值和电势之间的关系统一为0°C时的电势值. 这里，T0用于指示各种类型的热电偶索引表，以便于参考和计算.

两条热电偶补偿线

1. 连接导体定律和中间温度定律

首先，让我们分析热电偶连接导体定律和中间温度定律，

在实际应用中，测量和控制仪器与热电偶之间始终存在一定距离，如图所示. C和D也是两种均质材料. 根据热电偶中间导体的定律，测得的总电势EZ的表达式可推导为:

EZ = EAB（T1，T3）+ ECD（T3，T2）（3）

式（3）是热电偶连接导体的定律. 如果连接不是分段，则总电势EZ也是各部分的总和. 在图2的测量中，我们希望测量端子的总电势为热电偶EAB（T1，T2），这对于控制仪表方便进行测量，以使中间连接不会产生任何其他电势.

EAB（T1，T2）= EZ = EAB（T1，T3）+ EAB（T3，T2）（4）

式（4）中的T 3称为中间温度，因此也称为中间温度定律. 这就要求我们找到某种材料C，D，他的特征是:

ECD（T3，T2）= EAB（T3，T2）（5）

满足式（5）的材料称为热电偶的补偿线. 因为热电偶的类型很多，所以热电偶补偿线也很多.

2. 在工业温度测量和温度控制中正确使用补偿线

在工业温度测量和控制中，热电偶的位置始终与测量和控制表（以下称为仪器）相距一定距离，因此，从热电偶的输出到测量和测量的输入控制表中，需要使用补偿导线连接. 由于热电偶和补偿线都具有正电极和负电极，因此接线时应将正电极连接到正电极，将负电极连接到负电极.

由于T3和T2之间的温差会给测量带来误差测量导线的作用，因此补偿线的作用是补偿T3和T2. 不同类型的热电偶必须使用相应类型的补偿线. 不能混合使用不同类型的补偿线.

三，常见的补偿错误和导线使用错误

1. 热电偶补偿线的正极和负极反向连接到热电偶

如果热电偶补偿线的正极和负极与热电偶的正极和负极颠倒，并且热电偶的正极和负极与仪表的正极正确连接，则取K-以情侣为例. 这种错误在应用中更为常见，因为连接后，被控对象的温度变化趋势与显示仪器一致. 此外，当前的许多热电偶补偿线产品还没有标准化且难以识别；一些制造商甚至将颜色标记错误. 这种情况引起的错误将在下面进行分析.

如果连接正确，则仪表收到的总热电势为

EZ = EK（T1，T3）+ EKX（T3，T2）= EK（T1，T3）+ EK（T3，T2）

= EK（T1，T2）（6）

由于连接错误，根据中间导体的定律，仪器接收到的总热电势为

E'Z = EK（T1，T3）+ EKX（T3，T2）（7）

对于KX延长型补偿线，有

E'KX（T3，T2）= -EKX（T3，T2）= -EK（T3，T2）（8）

计算，仪器测量值的误差为

EZ'-EZ = EK（T1，T3）-EK（T3，T2）-EK（T1，T3）-EK（T3，T2）

= 2EK（T3，T2）（9）

一般工业炉附近的温度至少比控制室的温度高8°C. 然后，所产生的误差恰好是补偿线补偿值的两倍. 对于K型耦合，差分电位值基本上在40°C /（μV）左右，并且测得的温度比实际温度低大约16°C. 如果将控制温度设置为600°C，则实际温度应在616°C左右.

从以上分析可以看出，当热电偶补偿线的正极和负极颠倒时，不仅没有补偿，而且与没有补偿线的情况相比，误差增加了一倍，因此补偿连接Sex时必须注意电线.

如果无法确定热电偶补偿线的极性，则可以拿一根补偿线，去掉绝缘的一端并将其拧在一起，将其放入热水杯中，然后测量绝缘线的两端. 另一端处于通用万用表线的直流电压范围的最低水平，被测电压的正负将显示在万用表上，信号的正极为补偿线的正极.

2. 所使用的补偿导线类型错误

相同类型的补偿线配有相同类型的热电偶. 如果选择的补偿线的类型不正确，则会发生相同的错误. 假设使用S型热电偶，则选择K型补偿线KX，

根据中间导体定律，仪器接收到的总热电势为

E'Z（T1，T2）= ES（T1，T3）+ EKX（T3，T2）（10）

如果正确使用S型均匀补偿导线SC，则不会考虑补偿导线本身的误差，并且仪器测得的总电势为EZ（T1，T2）= ES（T1，T3）= ES（T3，T2）（11）<

由于选择了错误的补偿线材测量值，导致的误差为公式（10）-公式（11）

EZ'-EZ = EK（T3，T2）-ES（T3，T2）-EK（T3，T2）-ES（T3，T2）（12）

如果S型热电偶的工作温度为900℃，控制室的环境温度为25℃，则根据T3-T2 = 8℃，分别检查S和K对的索引表，并得到的电位差为

EK（T3，T2）-ES（T3，T2）= 0.278mV

仪器的测得温度高于实际温度. 如果将仪器控制在900°C，则实际值仅为875.1°C，误差为24.9°C.

如果在上述情况下极性反转，则仪表的测量值太高. 当仪表显示900℃时，实际温度为933.2℃，误差为33.2℃.

四，使用补偿线时应注意的事项

1. 补偿线的选择

必须根据使用的热电偶类型和使用场合正确选择补偿导线. 例如，K型对应选择K型补偿线，并根据使用场合选择工作温度范围. 通常KX的工作温度为-20〜100℃，宽范围为-25〜200℃. 常见水平误差为±2.5°C，精度水平为±1.5°C.

2. 联系人联系

热电偶端子的两个触点应尽可能靠近，并尝试使两个触点的温度保持一致. 与仪器端子的连接温度应尽可能一致. 如果仪表柜中有风扇，则应保护触点，以免风扇直接吹向触点.

3. 使用长度

由于热电偶的信号非常低，因此处于微伏级别. 如果使用的距离过长，则信号的衰减和环境中强电的干扰将耦合热电偶的信号，从而导致测量和控制温度准确，严重时将发生温度波动.

根据我们的经验，通常最好将热电偶补偿线的长度控制在15米以内. 如果超过15米，建议使用温度变送器传输信号. 温度变送器将与温度对应的电位值转换为直流电流进行传输，具有很强的抗干扰性.

4. 接线

补偿导体的接线必须远离电源线和干扰源. 在无法避免交叉的地方，请尽可能使用交叉方法，而不是并行方法.

5. 屏蔽补偿线

为了提高热电偶连接线的抗干扰性能，可以使用屏蔽补偿线. 对于现场干扰源较多的场合，效果更好. 但是屏蔽层必须严格接地，否则屏蔽层不仅不能起到屏蔽作用，而且会增加干扰.

以上文章概述了与使用补偿导线有关的知识，希望对有需要的人有所帮助.

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