熱電偶補償導線使用方式

　　熱電偶補償導線是一對化學成分不同的金屬導線，在一定溫度范圍內(nèi)與其所配接的熱電偶具有相同的溫度———熱電勢關(guān)系。熱電偶與二次儀表之間利用補償導線連接，如果極性接得正確，就相當于熱電極延長，使熱電偶的冷端延長到溫度較低（最理想的溫度是0℃）且穩(wěn)定的場合，以便進行冷端溫度補償，從而達到精確測溫的目的。而補償導線的價格卻比相應(yīng)的熱電極便宜得多。

　　補償導線的使用方式

　　補償導線的補償可用中間溫度定律證明。設(shè)熱電偶兩熱電極的材料分別為a與b，補償導線的材料分別為a′和b′，4種材料與二次儀表構(gòu)成一個閉合的測溫回路，正確的接線方法應(yīng)是a′與a相接，b′與b相接，如下圖所示。

　　回路的總熱電勢包括兩部分，即各結(jié)點的接觸電勢（也稱珀爾貼電勢）和各種材料自身兩端溫度不同而出現(xiàn)的溫度差電勢（也稱湯姆遜電勢）。由電子理論可知，a與b結(jié)點在t溫度下的接觸電勢為pab（t）=（kt/q）ln（na/nb），依此類推可得b與b′、b′與a′、a′與a諸結(jié)點在相應(yīng)溫度下的接觸電勢分別為

　　式中：t、tn、t0為各結(jié)點的溫度（k）。na、nb、na′、nb′為熱電極和補償導線各自的自由電子密度。q為電子電荷量（4.802×10-10絕對靜電單位）。k為波爾滋曼常數(shù)，1.38×10-16爾格/度?；芈分袩犭娕己脱a償導線的湯姆遜電勢的代數(shù)和分別為：

　　式中：σ為湯姆遜系數(shù)，表示溫差為1℃時所產(chǎn)生的電勢值。

　　實驗證明，回路中湯姆遜電勢的代數(shù)和很小，可忽略不計，故整個測溫回路中只考慮珀爾貼電勢。由中間溫度定律可得回路總熱電勢為：

　　上式的結(jié)果說明，熱電偶和補償導線組成的回路中，在結(jié)點溫度為t、tn、t0時，其總熱電熱等于熱電偶在兩端溫度為t與tn時的熱電勢和補償導線在兩端溫度為tn與t0時的熱電勢之代數(shù)和，因在一定溫度范圍（0~100℃）內(nèi)，補償導線的熱電特性與所配電偶的熱電特性一致，即ea′b′（tn，t0）=eab（tn，t0），可得：eabb′a′（t，tn，t0）=eab（t，tn）+eab（tn，t0）=eab（t，t0）。

　　由此可知，當補償導線與所配熱電偶正負極連接正確時，即可將熱電偶的冷端溫度由tn移至t0處，相當于熱電偶的熱電極延長。

　　三線理想溫度補償系統(tǒng)

　　對r和s型熱電偶而言，有關(guān)學者提出了一種較為理想的溫度補償系統(tǒng)，在500℃的條件下其補償誤差低于2℃，具體方法是采用具有3根導線的補償電纜。

　　其負極是類似編織多股絞合的不銹鋼線，正極是ni、20%cr、10%fe合金線。這種三線補償電纜系統(tǒng)材料選擇的原則是：

　　①a′對c′和b′對c′的熱電特性，在一定溫度范圍內(nèi)應(yīng)與配補償導線的pt/rh熱電偶系統(tǒng)的熱電特性一致。

　?、赼′與b′電阻與比率應(yīng)與a′/c′和b′/c′兩對導線對pt/ph熱電偶電勢差值的比率相等。a′與b′編織多股絞合線電阻之比率，可通過改變每種線材的相對根數(shù)予以調(diào)整。

　　實際效果充分證明，采用三線補償溫度范圍明顯增大，其基本原理是：

　　在tn~τ0溫度范圍內(nèi)，材料a′與c′和b′與c′分別產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢，同時，a′與b′又構(gòu)成一只輔助熱電偶，其所產(chǎn)生的熱電勢為ea′b′（tn，t0），此熱電勢類似于一只熱電極的湯姆遜電勢，以上幾部分熱電勢，均隨tn與t0溫差的增大而增大，且其綜合值與主熱電偶的電勢值保持著嚴格的對應(yīng)關(guān)系，能在比較大的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮精確的溫度補償作用。