单元五任务一2

（三）为什么要进行热电偶冷端温度的补偿，怎样补偿？

实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物温度和周围环境温度的影响。例如，热电偶安装在电炉壁上，而自由端放在接线盒内，电炉壁周围温度不稳定，波及接线盒内的自由端，造成测量误差。虽然可以将热电偶做得很长，但这将提高测量系统的成本，是很不经济的。工业中一般是采用补偿导线来延长热电偶的冷端，使之远离高温区。

1/11/20231热电偶的冷端温度补偿：

必要性：

1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足t0=0C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定，因此将产生误差。

2、一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失。1/11/20232冷端温度补偿的方法

1、冷端恒温法：将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0C不变。此法也称冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。

1/11/20233冰浴法在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间地保持在0C不变。1/11/20234冰浴法接线图

1—被测流体管道

2—热电偶

3—接线盒

4—补偿导线

5—铜质导线

6—毫伏表

7—冰瓶

8—冰水混合物

9—试管

10—新的冷端

1/11/202352、计算修正法当热电偶的冷端温度t00C时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势EAB（t，t0）与冷端为0C时所测得的热电势EAB（t，0）不等。若冷端温度高于0C，则EAB（t，t0）<EAB（t，0）。可以利用下式计算并修正测量误差：

EAB（t，0）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0）1/11/202363、仪表机械零点调整法

用螺丝刀调节仪表面板上的“机械零点”，使指针指到气温t0（图中为40C）的刻度上。机械零点指针被预调到室温（40C

）可补偿冷端损失1/11/20237

4.补偿导线法必须注意的四个问题：一是两根补偿导线与热电偶两个热电极的接点必须具有相同的温度；二是各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用；三是必须在规定的温度范围内使用；四是极性切勿接反。1/11/20238采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。

型号配用热电偶正-负导线外皮颜色正-负SC铂铑10-铂S红-绿KC镍铬-镍硅K红-蓝WC5/26钨铼5-钨铼26

红-橙补偿导线在0～100C范围内的热电势与配套的热电偶的热电势相等，所以不影响测量精度。1/11/20239补偿导线型号（续）型号配用热电偶正-负型号导线外皮颜色正-负100C时的热电势/mVRC

R（铂铑13—铂）RC红-绿0.647NC

N（镍铬硅—镍硅）NC红-黄2.744EX

E（镍铬—铜镍）EX红-棕6.319JXJ（铁—铜镍）JX红-紫5.264TX

T（铜—铜镍）

TX红-白4.2791/11/202310补偿导线外形

A’B’屏蔽层保护层1/11/2023111/11/2023121/11/202313下图所示为镍铬-镍硅热电偶测温电路，热电极A、B直接焊接在钢板上（V型焊接），A'、B'为补偿导线，Cu为铜导线，已知接线盒1的温度t1=40.0C，冰水温度t2=0.0C，接线盒2的温度t3=20.0C。

请你做一做1/11/2023141）当Ux=39.314mV时，计算被测点温度tx。2）如果A‘、B’换成铜导线，此时Ux=37.702mV，再求tx。3）直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的什么定律？tx与tx＇哪一个略大一些？如何减小这一误差？答案：950℃、950℃

，中间导体定律略大一些，加保温层可以减小这一误差。tx‘1/11/2023155、补偿装置法

XT-WBC热电偶冷端补偿器电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。

1/11/202316正确使用冷端温度补偿器应注意以下几点：1.热电偶冷端温度必须与冷端温度补偿器工作温度一致，否则达不到补偿效果。为此热电偶必须用补偿导线与冷端温度补偿器相连接；2.要注意冷端温度补偿器在测温系统中连接时的极性；3.冷端温度补偿器必须与相应型号的热电偶配套使用。

1/11/2023171/11/2023181/11/202319由于我国生产的热电偶均符合ITS-90国际温标所规定的标准，其一致性非常好，所以国家又规定了与每一种标准热电偶配套的仪表，它们的显示值为温度，而且均已线性化。国家标准的动圈式显示仪表命名为XC系列。有指示型（XCZ）和指示调节型（XCT）等系列品种。与K型热电偶配套的动圈仪表型号为XCZ-101或XCT-101等。数字式仪表也有指示型（XMZ）和指示调节型（XMT）等几种系列品种。

1/11/202320XCZ系列指针式显示仪表

XC系列动圈式仪表测量机构的核心部件是一个磁电式毫伏计。动圈式仪表与热电偶配套测温时，热电偶、连接导线（补偿导线）、调整电阻和显示仪表组成了一个闭合回路。

1—热电偶2—补偿导线3—冷端补偿器4—外接调整电阻5—铜导线6—动圈7—张丝8—磁钢（极靴）

9—指针

10—刻度面板

1/11/202321XMZ系列智能数字显示仪表

特点：

1、带冷端温度自动补偿；

2、单片机智能化设计，仪表零点、量程等全部参数可按键设定；

3、具有软件校验功能，可通过按键对仪表进行校准；

4、具有超量程指示、断线指示等故障自诊断功能；

5、采用开关电源，电压适应范围宽，仪表体积小、重量轻。

6、220VAC或24VDC供电电源。1/11/202322XMZ系列智能数字显示仪表外形

1/11/202323XMT系列热电偶智能数字显示控制仪表的特点带冷端温度自动补偿；具有超量程指示、断线指示等故障自诊断功能；双屏显示、副屏显示内容可设定；最多可带4路报警控制继电器输出；每个报警控制点的回差可设定；每个报警控制点的报警方式（上限报警或下限报警）可分别设定。1/11/202324其他与热电偶的配套的仪表

数字式温度显示调节仪1/11/202325

DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表中的变送单元之一：轨装式温度变送器它能将热电偶（或热电阻）的输入信号线性地转换成与温度成比例的电流（电压）信号，供给显示、控制仪表及计算机集散系统，广泛用于冶金、石油化工、热电站、纺织、造纸等行业的测温控制系统中。1/11/202326在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用_____，可减小测量误差；而在车间，用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时，应采用_____较为妥当。计算修正法B.仪表机械零点调整法C.冰浴法D.冷端补偿器法（电桥补偿法）答案：C、A1/11/202327三、相关技能（一）热电偶的型号命名方法1.普通型热电偶型号命名方法请同学们查表WRN2-231G型号表示？。普通型双支镍铬-镍硅热电偶，采用固定螺纹安装固定，防水式接线盒，保护管直径φ20，工作端面为变截面形式2.铠装热电偶型号命名方法请同学们查表WZPK2-231G型号表示？铠装双支铂铑10-铂热电偶，采用固定卡套螺纹安装固定，防水式接线盒，工作端面为变截面形式，附加装置形式为包箍式。

1/11/202328（二）热电偶的选型（三）热电偶的校验请同学们自主学习。完成下题在1100℃下，测得被校K型的热电势之算术平均值为41.347mV，二等S型的热电势之算术值为9.601mV。该标准热电偶证书上写明，在测量端为1000℃、冷端为0℃时的热电势为9.624mV。求此被校K型在1000℃时的误差，并验证是否合格。1/11/2023291/11/202330（四）热电偶的安装1.安装部位及插入深度

1/11/2023312.金属壁表面测温热电偶的安装（1）焊接安装（2）压接安装1/11/20