兩種不同的導(dǎo)體接觸構(gòu)成回路時(shí),回路中將產(chǎn)生電勢(shì),這種電勢(shì)的大小直接與兩個(gè)接點(diǎn)之間的溫度差有關(guān),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用熱電效應(yīng)制成的感溫元件就是熱電偶,利用熱電偶作為感溫元件組成的溫度計(jì)就是熱電偶溫度計(jì)。
在古典電子理論中,熱電勢(shì)由溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)兩部分構(gòu)成。
溫差電勢(shì)是由均質(zhì)導(dǎo)體的兩端溫度差引起的。接觸電勢(shì)是當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A與B接觸時(shí),因兩者的自由電子密度不同,在接觸點(diǎn)產(chǎn)生電子擴(kuò)散,而形成的電勢(shì)。接觸電勢(shì)不但是溫度t的函數(shù),其對(duì)熱電勢(shì)的貢獻(xiàn)也遠(yuǎn)比溫差電勢(shì)大。
測(cè)出熱電偶因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的熱電勢(shì),根據(jù)熱電勢(shì)和溫度變化之間的函數(shù)關(guān)系就能知道引起熱電勢(shì)的溫度值。
什么叫冷端補(bǔ)償
熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)取決于其兩端的溫度,只有在冷端溫度保持恒定時(shí),其輸出的熱電勢(shì)才是測(cè)量端(熱端)溫度的單值函數(shù)。而且,工程技術(shù)上廣泛使用的熱電偶分度表和根據(jù)分度表刻劃的測(cè)溫顯示儀的刻度都是根據(jù)冷端溫度為0°C而制作的。因此,對(duì)它的冷端溫度必須進(jìn)行補(bǔ)償,才能保證熱電偶測(cè)量精度。
熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償方法很多。在工業(yè)儀表和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中,常規(guī)補(bǔ)償方法有冷端溫度補(bǔ)償法和補(bǔ)償電橋法。較先進(jìn)的補(bǔ)償方法,如智能補(bǔ)償法。
熱電偶溫度補(bǔ)償原理及方法
這樣一理順,就可以輕松理解關(guān)于冷端補(bǔ)償?shù)膸讉(gè)常見(jiàn)問(wèn)題:
1、補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償?shù)氖菧y(cè)溫元件接線處溫度與控制室溫度之差;
。病⒀a(bǔ)償電路補(bǔ)償?shù)氖强刂剖覝囟扰c需要固定的理論上的冷端溫度之差;
3、熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線用反了的后果。例如:
當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度高于控制室溫度時(shí), 補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償電勢(shì)為正,應(yīng)該是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)加上補(bǔ)償導(dǎo)線產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì),接反了相當(dāng)于加上了一個(gè)負(fù)值會(huì)使指示偏低;
當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度低于控制室溫度時(shí), 補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償電勢(shì)為負(fù),應(yīng)該是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)減去補(bǔ)償導(dǎo)線產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì),接反了相當(dāng)于減去了一個(gè)負(fù)值會(huì)使指示偏高;
當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度等于控制室溫度時(shí),補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償電勢(shì)為零,對(duì)測(cè)量不產(chǎn)生影響(也就是顯示室溫)。
熱電偶溫度變送器或卡件,都有溫度補(bǔ)償電路。其作用是根據(jù)熱電偶中間溫度定律-“熱電偶回路兩接點(diǎn)(溫度為T、T0)間的熱電勢(shì),等于熱電偶在溫度為T、Tn時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為Tn、T0時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和。Tn稱中間溫度”。在熱電偶冷端溫度產(chǎn)生一個(gè)溫度為Tn、T0時(shí)的熱電勢(shì)。來(lái)對(duì)熱電偶冷端溫度的不確定進(jìn)行補(bǔ)償。它實(shí)質(zhì)上,就是能產(chǎn)生一個(gè)隨參考端環(huán)境溫度變化而變化的直流毫伏信號(hào)。把它串接在熱電偶測(cè)量回路中測(cè)溫時(shí),就可以使參考端溫度得到自動(dòng)補(bǔ)償。
采用熱電偶冷端補(bǔ)償電路的根本原因,在于冷端溫度的不確定。雖然熱電偶的分度標(biāo)準(zhǔn)是以零度為基準(zhǔn)的;雖然通常以冷端為零度作為基準(zhǔn)來(lái)解釋溫度補(bǔ)償原理。但在實(shí)際上,如果冷端溫度可以固定下來(lái),則只需計(jì)算出T(T,To)和T(T,Tn)之間的差值,在指示過(guò)程中人為制造一個(gè)相反的誤差,來(lái)抵消冷端溫度不為零會(huì)帶來(lái)誤差。就可以得到正確的測(cè)量值。
所以冷端補(bǔ)償電路在溫度補(bǔ)償中,不一定非要以零度作為基準(zhǔn)。同時(shí),熱電偶的冷端補(bǔ)償電路往往有一個(gè)適應(yīng)范圍,超出這個(gè)范圍就無(wú)法滿足補(bǔ)償?shù)囊蟆倪m應(yīng)環(huán)境,降低成本,簡(jiǎn)化線路,減小體積 等多方面因素出發(fā),選擇一個(gè)適合的,不為零的溫度點(diǎn)作為冷端補(bǔ)償電路的補(bǔ)償基準(zhǔn),就成為一種常見(jiàn)的做法。這個(gè)冷端補(bǔ)償電路的補(bǔ)償基準(zhǔn),稱為補(bǔ)償電路的補(bǔ)償溫度。每臺(tái)有冷端補(bǔ)償功能的儀表或卡件,都有這個(gè)指標(biāo)。(如果沒(méi)有標(biāo)出則默認(rèn)為0℃,常見(jiàn)于帶冷端補(bǔ)償?shù)臏囟戎甘緝x和溫度變送器。