热电偶补偿导线的原理与选择

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1、热电偶补偿导线的原理

1 )热电偶的测温原理

已知热电偶的工作原理是由两种不同材质的均匀导体构成的闭合电路，当导体的两端存在温度差时，电流流过导体的两端，形成热电动势。 将仪表放入电路后，仪表将该热电动势转换为相应的温度。 图1 :

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a、b两种导体的一端通过焊接形成节点，是工作端，位于测量对象介质上。 另一端连接测温计，作为基准端。

为了更好地理解以下内容，将由上述测温电路形成的热电动势表示为EAB(T1，T0 )

由a、b两种导体构成的热电偶理解为工作端温度为T1、基准端温度为T0、所形成的热电动势为EAB(T1、T0)。

特别要强调的一点是，热电偶的测温始终是测量热电偶两端的热电动势。 测量仪将热电动势转换为温度，因此可以看到温度的数值。

1 )热电偶补偿导线的原理:

在实际应用中，测量和控制仪始终与热电偶有一定的距离。 如图2所示

在这种情况下，为了测量热电偶的信号，必须在热电偶(图中a、b )的后面连接另一根导线

表。 图中的c、d是连接热电偶和测温计的导线。

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图中，工作端温度T1、a、b与c、d连接部位的温度为T2，计测器端(基准端)的温度为T0.

总回路的总电动势e可分为两个热电动势之和，即a、b分为一级，热电动势分为EAB(T1、T2)、c、d分为另一级，热电动势分为ECD(T2、T0)

E= EAB(T1，T2)+ ECD(T2，T0 ) (热电偶中间导体定律) (1)

在上图中，如果c、d的材质与a、b完全相同，则相当于c为a、d为b，热电偶a、b在T2(中间温度)形成了连接点，在这种情况下，环路总电位如下所示

E= EAB(T1，T2)+ EAB(T2，T0)= EAB(T1，T0 ) (热电偶中间温度定律) (2)

由式(2)可知，在相同的热电偶中，如果在中间形成连接点，则总电位与连接点的温度(中间温度)无关，仅与工作端和基准端的温度有关。 这就是我们想要的。 热电偶接线不需要考虑中间的连接点的有无和连接点的温度，与热电偶连接在介质和仪表上的情况相同。

让我们比较一下公式(2)和公式(1)。 如果能找到某种材料c、d，那么可以满足以下条件

ECD(T2，T0)= EAB(T2，T0) (3)

式(1)为

E= EAB(T1，T2)+ ECD(T2，T0)= EAB(T1，T2)+ EAB(T2，T0)= EAB(T1，T0) (4)

满足式(3)的材料c、d称为热电偶a、b的补偿导线。

还可以理解，尽管式(4)使用补偿导线将T2扩展到T0，但是zui之后的测量结果是使用导线c和d来补偿由于在T2处的连接导致的附加电势，与T2无关。 这就是为什么c、d被称为补偿导线

1、为什么用热电偶补偿导线？

既然热电偶能达到测温目的，为什么要使用补偿导线呢

让我们看看测量的实际应用。

一般来说，为了便于监视和操作测量仪器，测量仪器的温度几乎一定，非常方便

放置操作台离实际测温点有一定的距离。 在这个距离上，一般情况很复杂

例如通过动力源，有电磁干扰等，有可能经常受到外力的作用。 使用热电偶线会导致测量误差，使用时容易破损，存在频繁更换等问题。 另外，热电偶线材的材料一般很贵，长距离使用的话成本也非常高。 这些都是使用补偿导线的理由。

总之，使用补偿导线具有以下优点

1 )改善热电偶的测温线路的物理性能和机械性能，采用多芯线芯或小径补偿导线可以提高线路的挠性，配线方便，还可以调节线路电阻或隔断干扰

2 )降低测量线路成本，在热电偶和测量装置之间的距离远的情况下，使用补偿导线可以节约很多热电偶材料，特别是在使用贵金属热电偶的情况下。

2、热电偶补偿导线的分类

热电偶补偿代码可分为两类:

1 )延长型补偿导线

延长型补偿引线也称为延长型引线，其合金线名义化学成分和热电动势的公称值与配合的热电偶相同，字母&ldquo； X&rdquo； 在热电偶分度代号后附加，例如&ldquo； KX&rdquo； 表示k型热电偶用延长型补偿导线。

2 )补偿型补偿导线

补偿型补偿引线也称为补偿型引线，其合金线的名义化学成分与配合的热电偶不同，但其热电动势值在0-100℃或0-200℃时与配合的热电偶的热电动势公称值相同，字母&ldquo； C&rdquo； 在热电偶分度代号后附加，例如&ldquo； KC&rdquo； 的双曲馀弦值。 不同的合金线适用于同一索引号的热电偶，可以用字母区分。

3、正确选择热电偶补偿导线的方法

1 )补偿导线的分度代号必须与使用的热电偶一致。 例如，k型热电偶必须使用k型偶补偿导线。

2 )根据使用环境的温度进行选择时，补偿导线的工作温度范围较低，一般分为0-100℃和0-200℃两种，0-100℃的价格较低，可根据实际需要进行选择。

3 )现场干扰源较多时，可选择抗干扰性强的屏蔽型补偿导线。

4 )同时存在多个测温点时，可选择内置多组补偿导线的电缆。

4 .补偿导线使用注意事项

1 )补偿导线的选择补偿导线必须根据使用的热电偶种类和使用时正确选择。 例如，应该选择k型偶数或k型偶数补偿导线。

2 )接点连接和热电偶端子的2个接点尽量接近，尽量使2个接点的温度一致。 与仪表端子的连接部尽量保持温度一致，保护仪表盘上有风扇的场所、触点部不使风扇直接接触触点。

3 )由于使用长度为热电偶信号较低，为微伏级，使用距离过长时，信号衰减和环境中强电场的干扰耦合可使热电偶信号失真，测量和控制温度不正确，严重情况下产生温度变动。 一般情况下，最好使用热电偶将导线长度控制在15米以内，但如果超过15米，则建议使用温度变送器发送信号。 温度变送器将对应于温度的电位值转换为直流电流并传送，因而抗噪声能力强。

4 )配线补偿导线的配线必须远离动力线和噪声源。 在不可避免的地方，尽量采用交叉方式，不要平行。

5 )屏蔽补偿导线可以采用屏蔽补偿导线，以提高热电偶连接线的抗干扰性。 现场噪声源较多时，效果较好。 但是，必须严密地接地屏蔽层。 屏蔽层不仅不起屏蔽的作用，还增强噪声

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锐创通电子科技公司提供全面的温度控制和管理解决方案。 产品包括Omega热电偶、热阻、套管热电偶、补偿导线、热电偶插座、连接器、压力、流量传感器、输送装置等过程控制装置和设备。 戴尔销售和技术团队希望为zui提供卓越的服务和服务。 为了更好地服务，我们在上海和深圳设有分公司。

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