补偿导线的作用和使用方法

什么是补偿导线？ 补偿导线是具有与在一定的温度范围内(包括常温0 )匹配的热电偶的热电动势相同的公称值的一对带绝缘层的导线，连接热电偶和测量装置，补偿由于与热电偶的连接部位的温度变化引起的误差。 子啊，知道什么是补偿导线后，补偿导线起到了什么作用呢？使用补偿导线需要注意哪些问题？ 下篇文章将详细分析相关内容。

补偿导线的作用:

1 )、有利于热电偶基准端温度的校正和集中控制。

测量仪器一般设置在远离热源和环境温度的场所，但一般的热电偶端子盒(设置基准端的场所)设置在接近被测量者的场所。 必须用导线将热电偶的基准端连接到仪表上。 如果用普通铜线连接，热电偶的基准端温度会变高而变得不稳定，测量会产生误差。 如果延长热电偶，使热电偶的基准端远离热源，理论上是可能的，但是会浪费热电极材料。 补偿导线是为了解决这个矛盾而产生的。 其特征在于，在基准端温度可变化的范围内(0-100℃或0-150℃)，由补偿导线的两极构成的热电偶的热电特性与所配合的热电偶的热电特性相同

Ea'； b'； ( tn，0)=Eab(tn，0 )

根据中间温度法则，在热电偶电路中放入补偿导线时，其热电势仅是测量端温度t和补偿导线与仪表连接部t0相关，与基准端温度tn的变化无关，将热电极延长至仪表部，因此补偿导线的作用是仅延长热电偶，不能消除基准端温度不为0℃时的影响 因此，必须用0℃恒温器法、算法、仪表自动补偿法等方法将热电偶的基准端温度修正为0℃。

2 )、铂铑10-铂热电偶之类的昂贵金属材料可以大幅节约，可以选择廉价的家族铜-镍铜补偿导线。

使用补偿导线时，请注意以下事项

1 )、各种补偿导线只能与对应形式的热电偶共用。

2 )、补偿导线有正、负部分，使用时不要弄错极性会导致测量误差。

3 )、热电偶与补偿导线连接点的温度不得超过规定的使用温度。 超出规定的温度范围，补偿导线和热电偶的热电特性大不相同，产生测量误差。

4 )、由于补偿导线和热电偶材料的热电特性不完全相同，如果连接对象的两个接点的温度不相同，则导入测量误差。

5 )为了便于安装，可以选择多个补偿导线，或者可以根据需要选择防水、防腐和防火补偿导线。

6 )、粗径和导电系数大的补偿导线，可以减小热电偶电路的电阻，有利于仪表的正常工作和自动温度控制。

如何正确使用热电偶补偿代码

在利用热电偶的温度测量中，一般使用热电偶补偿导线。 但是，调查结果表明，由于补偿导线的使用不正确，产生了很多问题。 本文介绍了补偿导线的原理，总结了常见的错误使用形式，并对同时发生的偏差进行了理论分析，指出了正确的使用方法和注意事项。

热电偶补偿导线广泛应用于热电偶温度测量。 如果理解热电偶补偿导线的原理、功能、作用方法、注意事项，就能充分发挥热电偶补偿导线的作用，否则就相反了。

实际上，在很多热电偶测温现场，用普通铜线配线的占40%，用补偿线配线的只占60%。 究其原因有以下两点

一个是因为热电偶设备的使用者不理解补偿导线的功能，所以既然具有连接功能，那么普通的导线就可以了。

第二，设备制造商安装热电偶时使用的连接线是普通的导线，但从使用者的立场来看，设备设置人员是专家，做法非常正确，不能引起应有的疑问。

在工业生产中，热电偶作为温度传感器广泛用于温度测量和控制，但在使用中如不注意正确的使用方法，测温和控制温度会产生较大偏差，严重时会直接导致经济损失，因此值得重视。

一、热电偶测温原理介绍

由两种均质材料a、b构成的电路称为热电偶。 连接在a、b材料的两端的接点分别用J1、J2表示，J1、J2的接点温度T1与T2不同时，在电路中产生电位，称为通常热电势。 当a、b的材料一定时，热电势的大小依赖于T1、T2之间的温度差，由下式表示

EAB(T1，T2 ) = eab ( t1 ) + EBA ( T2 ) = eab ( t1 )-eab ( T2 ) (1)

式中: EAB(T1、t2)> <； br/>； <； br/>； 材料是a、b热电偶，接点温度T1、T2间的温度差电位。

eab(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接点温度为T1时的电位。

eAB(T2 )、eba(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接点温度为T2时的电位，这2项的大小相等，符号相反。

为了统一和规范热电偶材料，国家有关标准规定了构成热电偶材料a、b的成分、纯度，给出了a、b材料的组合形式，统一用一个字母命名型号，如k型、s型等。 为了便于使用，将各种型号的热电偶温度值和电位关系统一为相对于0℃的电位值，这里用T0表示，制作各种型号的热电偶索引表，容易调查计算。

双热电偶补偿代码

1 .连接导体定律和中间温度定律

首先，分析热电偶的连接导体规律和中间温度规律，

在实际应用中，仪表和热电偶总是有距离的。 c、d也是2种均质材料，根据热电偶的中间导体定律，导出测量的总电位EZ的公式如下

EZ=EAB(T1，T3)+ECD(T3，T2) (3)

式(3)是热电偶连接导体的定律。 如果连接不是段，则总电位EZ类似地也是每个部分的和。 在图2的测定中，测定端的总电位为热电偶EAB(T1、T2)，希望进行控制，以使在仪表测定中中间连接不产生附加电位

EAB(T1，T2)=EZ=EAB(T1，T3)+EAB(T3，T2) (4)

由于式(4)中T3称为中间温度，因此也称为中间温度的规律。 这样，就要求找到某种材料c、d。 他的特性如下

ECD(T3，T2)=EAB(T3，T2)(5)

满足式(5)的材料称为热电偶的补偿导线。 由于热电偶的种类很多，热电偶补偿导线的种类也很多。

2 .正确使用补偿导线进行工业温度测量和温度控制

在工业温度测量控制中，热电偶使用的位置始终与测量控制表(以下简称仪表)有一定的距离，因此必须用补偿导线从热电偶的输出端连接到测量控制表的输入端。 由于热电偶和补偿导线有正负极，配线时请连接正极和正极、负极和负极。

由于T3和T2之间的温差会导致测量误差，因此补偿导线的作用是T3和T2，通过补偿不同类型的热电偶，不能使用对应类型的补偿导线混合使用不同类型的补偿导线。

三、常见补偿导线使用中的错误和产生的误差

1 .热电偶补偿导线正负极和热电偶相反

将热电偶补偿导线的正负极与热电偶的正负极相反，热电偶的正负极与仪表的正极正确连接，以k型偶数为例如图4所示。 这种错误在应用中比较普遍，因为连接后被控制对象的温度变化趋势与显示仪表一致。 除此之外，目前热电偶补偿导线产品的很多标记都不规范，有些制造商的颜色可能会错误。 下面分析这种情况产生的误差。

正确连接后，仪表接收的总热电势

EZ=EK(T1，T3)+EKX(T3，T2)=EK(T1，T3)+EK(T3，T2 )

=EK(T1，T2)(6)

由于连接错误，根据中间导体法则，仪表受到的总热电势

E&prime； Z=EK(T1，T3)+EKX(T3，T2)(7)

在KX扩展型补偿导线中

E&prime； KX(T3，T2)=-EKX(T3，T2)=-EK(T3，T2)(8)

计算时，仪表的测量值产生误差: EZ&prime； -EZ=EK(T1，T3)-EK(T3，T2)-EK(T1，T3)-EK(T3，T2 )

=2EK(T3，T2)(9)

一般工业炉附近的温度至少比控制间的温度高8℃。 由此产生的误差恰好是补偿导线的补偿值的2倍。 在k型偶数情况下，微分电位值大致为40℃/(&mu； v )左右，测量温度比实际温度约低16℃。 将控制温度设定为600℃时，实际温度应为616℃左右。

根据以上分析，热电偶补偿导线的正负极相反，不仅没有补偿作用，误差也比不连接补偿导线倍，因此补偿导线在连接时必须注意极性。

不知道热电偶补偿导线的极性时，取下补偿导线，将其一端绝缘后拧紧，放入热水杯中，用普通的测试器直流电压范围zui低速级测量另一端的2条线，测试器上显示测量电压的正负，信号的正极成为补偿导线的正极。

2 .使用的补偿代码的形式不同

在同种补偿导线上组合同种热电偶，如果选择的补偿导线种类不同，也会产生同样的误差。 假设使用s型热电偶，选择k型偶数的补偿导线KX

根据中间导体定律，仪表受到的总热电势为: E&prime； Z(T1，T2)=ES(T1，T3)+EKX(T3，T2)(10 )

如果正确使用s型偶补偿代码SC，则在不考虑补偿代码本身的误差的情况下，仪表测量的总电位为EZ(T1，T2)=ES(T1，T3)=ES(T3，T2)(11 )

由于弄错补偿导线计的测定值而产生的误差为式( 10)-式( 11 )

EZ&prime； -EZ=EK(T3，T2)-ES(T3，T2)-EK(T3，T2)-ES(T3，T2)(12 )

即使在s型热电偶的工作温度为900℃、控制期间的环境温度为25℃的情况下，在T3-T2=8℃下分别调查s偶数和k偶数尺度时，也出现了EK(T3，T2)-ES(T3，T2)=0.278mV的电位差

仪表的测量温度高于实际温度。 仪表控制在900℃时，实际值只有875.1℃，误差只有24.9℃。

上述情况又使极性相反，仪表的测量值升高，仪表显示900℃时，实际温度为933.2℃，误差为33.2℃。

四、补偿导线使用注意事项

1 .补偿导线的选择

根据使用的热电偶种类和使用情况，必须正确选择补偿导线。 例如，选择k型偶数或k型偶数的补偿导线，根据使用情况选择工作温度范围。 通常KX的工作温度为-20~100℃，大范围为-25~200℃。 普通级误差为±； 2.5℃，精密级为±； 1.5℃。

2 .接点连接

尽量接近热电偶端子的2个触点，尽量使2个触点的温度一致。 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 .使用长度

由于热电偶信号较低，在微伏级，使用距离过长，信号衰减和环境中强电场干扰耦合，热电偶信号失真，测量和控制温度不准确，控制过程中严重时发生温度变动。

根据我们的经验，通常最好将热电偶补偿导线的长度控制在15米以内。 如果超过15米，建议使用温度变送器发出信号。 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

补偿导线的接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 .屏蔽补偿代码

为了提高热电偶连接线的抗干扰性，可采用屏蔽补偿导线。 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。