補償導(dǎo)線工作原理及參數(shù)選型

一、補償導(dǎo)線概述

　　由熱電偶的測溫原理可知，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與熱端（又稱測量端）、參比端（又稱冷端）的熱電勢有關(guān)，只有參比端溫度t1 為零或恒定不變，熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。如果不補償?shù)脑?，則熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大，測量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性，所以造成的測量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例，當(dāng)t1=50℃，t2=20℃時，如熱端溫度為1000℃，則顯示溫度僅969℃，誤差達(dá)31℃。

　　實際應(yīng)用時，由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中，溫度變化較大，如不采取措施，接線盒內(nèi)溫度既不可能為零，也不可能保持某個溫度恒定不變，由此引起測量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表（如顯示器、記錄儀）、I/O插卡等均帶環(huán)境溫度補償，可對這些裝置與熱電偶的接線點（即儀表接線端）溫度t2進(jìn)行補償。由此可見，關(guān)鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t1 進(jìn)行補償。目前有多種參比端補償方法，如恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導(dǎo)線法等，但最常用的就是補償導(dǎo)線法。

　　本文首先敘述補償導(dǎo)線的原理和分類，然后介紹補償導(dǎo)線應(yīng)用中通常需要了解的幾個問題。

　　二、補償導(dǎo)線的工作原理

　　在一定溫度范圍內(nèi)，熱電性能與熱電偶熱電性能很相近的導(dǎo)線稱為熱電偶的補償導(dǎo)線。

　　按熱電偶中間溫度定則，熱電偶測溫回路的總電勢值只與熱端和參比端的溫度有關(guān)，而不受中間溫度變化的影響，所以可用與熱電偶材料相匹配的補償導(dǎo)線來代替需要延伸的貴重?zé)犭娕疾牧希瑢⒈榷擞蔁犭娕冀泳€盒延伸到儀表接線端，由補償導(dǎo)線對原參比端溫度進(jìn)行補償。

　　補償導(dǎo)線除了可減少測量誤差外，還有以下優(yōu)點：可改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能，如采用多股線芯或小直徑補償導(dǎo)線可提高線路的柔韌性，使連接方便，也易于屏蔽外界干擾；可降低測量線路成本。

　　三、補償導(dǎo)線的參數(shù)

　　從原理上分延長型和補償型，延長型其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶相同，因而熱電勢也相同，在型號中以“X”表示，補償型其合金絲名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但在其工作溫度范圍內(nèi)，熱電勢與所配用熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相近，在型號中以“C”表示。

　　從補償精度分普通級和精密級，精密級補償后的誤差大體上只有普通級的一半，通常用在測量精度要求較高的地方。如S、R分度號的補償導(dǎo)線，精密級的允差為±2.5℃，普通級的允差為±5.0℃;K 、N分度號的補償導(dǎo)線，精密級的允差為±1.5℃，普通級的允差為±2.5℃。在型號中普通級的不標(biāo)，精密級的加“S”表示。

　　從工作溫度分一般用和耐熱用，一般用工作溫度為0 ~ 100℃（少數(shù)為0 ~ 70℃）;耐熱用工作溫度為0 ~ 200℃。

　　此外，可以線芯多少分為單股和多芯（軟線）補償導(dǎo)線，以是否帶屏蔽層分為普通型和屏蔽型補償導(dǎo)線，還有專用于防爆場合的本質(zhì)安全電路用的補償導(dǎo)線。

　　四、補償導(dǎo)線選型大全

　　補償導(dǎo)線的電勢、允差參數(shù)

　　補償導(dǎo)線的線芯截面、股數(shù)、單線直徑及絕緣層、護(hù)層和外徑尺寸

　　五、補償導(dǎo)線型號顏色對照

　　六、補償導(dǎo)線如何選用和注意事項

　　1、補償導(dǎo)線的選擇

　　補償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進(jìn)行正確選擇。例如，k型偶應(yīng)該選擇k型偶的補償導(dǎo)線，根據(jù)使用場合，選擇工作溫度范圍。通常kx工作溫度為-20～100℃，寬范圍的為-25～200℃。普通級誤差為±2.5℃，精密級為±1.5℃。

　　2、接點連接

　　與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點，盡量保持2個接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致，儀表柜有風(fēng)扇的地方，接點處要保護(hù)不要使得風(fēng)扇直吹到接點。

　　3、使用長度

　　因為熱電偶的信號很低，為微伏級，如果使用的距離過長，信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合，足可以使熱電偶的信號失真，造成測量和控制溫度不準(zhǔn)確，在控制中嚴(yán)重時會產(chǎn)生溫度波動。

　　根據(jù)我們的經(jīng)驗，通常使用熱電偶補償導(dǎo)線的長度控制在15米內(nèi)比較好，如果超過15米，建議使用溫度變送器進(jìn)行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應(yīng)的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送，抗干擾強。

　　4、布線

　　補償導(dǎo)線布線一定要遠(yuǎn)離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方，也盡可能采用交叉方式，不要平行。

　　5、屏蔽補償導(dǎo)線

　　為了提高熱電偶連接線的抗干擾性，可以采用屏蔽補償導(dǎo)線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合，效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴(yán)格接地，否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用，反而增強干擾。

　　七、補償導(dǎo)線型號舉例

　　型號舉例：

　　1、一般用普通級KX型有屏蔽截面為1.0mm2，表示為：KX-GWP 2&TImes;1.0mm2

　　2、耐熱用普通級EX型有屏蔽軟結(jié)構(gòu)截面為1.5mm2，表示為： EX-HFBRP 2&TImes;1.0mm2（聚四氟乙烯、玻璃絲絕緣及護(hù)套繞包型）

　　3、耐熱用普通級KX型有屏蔽截面為1.0mm2，表示為： KX-HFFP 2&TImes;1.0mm2（聚全氟乙丙烯絕緣及護(hù)套擠出型）

　　結(jié)構(gòu)代號和溫度使用范圍：