熱電偶使用說明(5熱電偶的冷端溫度補償）

5、熱電偶的冷端溫度補償

5.1 冷端溫度補償
根據熱電偶工作原理，對于一定材料的熱電偶，其熱電勢的大小與冷端和熱端的溫度有關，只有當冷端溫度固定，熱電勢才與熱端溫度成一一對應關系（即單值函數）。標準分度表是在規定冷端溫度為0℃的情況給出的，而實際使用熱電偶時，冷端溫度不可能固定在0℃，因此在實際使用熱電偶時必須對冷端溫度加以技術處理，以補償熱電偶的環境溫度至0℃之間的熱電勢，這一過程方法稱為熱電偶的冷端溫度補償。以下分別介紹四種冷端溫度補償方法。

5.2 使用冰點器
將熱電偶的正負極分別與銅導線連接，并把連接點置入冰點器（盛有冰水混合物的容器）中，再將銅導線與顯示儀表或電位差計連接，根據連接導體定律和均質導體定律可知，這時測得的熱電動勢就是熱電偶的總電勢，反應的溫度就是測量端的真實溫度。這種方法較復雜但準確度高，多用于計量部門和實驗室中的精確測量。

5.3 使用補償導線
熱電偶在實際應用中，一般冷端都距測溫點很近，冷端溫度受熱端溫度變化的影響較大，冷端溫度不穩定就無法進行補償，熱電偶做得太長又不經濟。根據連接導體定律可知，用補償導線連接熱電偶與顯示儀表就相當于將熱電偶的冷端延長到了溫度相對穩定的控制室或儀表柜中，再進行補償就很容易了。

5.4 顯示儀表補償
將熱電偶的正負極直接用補償導線引入到顯示儀表中，在室溫時冷端熱端溫度相等沒有熱電勢輸出，顯示儀表一般顯示為0℃。如果將顯示儀表的零位設置為當前的環境溫度，就補償了熱電偶從0℃到當前的環境溫度這一段的熱電勢?，F在顯示控制儀表內部都設計有自動溫度補償裝置，具體補償的溫度將由內置電阻測得當前的環境溫度自動加進溫度顯示回路中。
采用顯示儀表補償時一定要用補償導線把熱電偶的冷端引到溫度相對穩定的控制室或儀表柜中。這是工業生產中使用最廣泛的熱電偶冷端溫度補償方法。

5.5 計算校正
熱電偶輸出的熱電勢實際上是熱端溫度對應的電勢值減去冷端溫度對應的電勢值之差。如果冷端溫度恒定可測（一般采用補償導線將冷端引到了溫度相對穩定的控制室或儀表柜中），那么實際應用中就可以通過顯示儀表修正或計算修正兩種方法進行冷端溫度補償，而不需采用復雜的冰點器。計算舉例如下：
用S型熱電偶測電爐溫度，用S型補償導線連接熱電偶和電位差計，電位差計測得熱電勢為9.902mv，電位差計所處位置的環境溫度為22℃，那么熱電偶此時測得的電爐的實際溫度為：

E（t，0） = E（t，22）+ E（22，0）= 9.902 + 0.125 = 10.027mv

查S型分度表可知：22℃對應的熱電勢為0.125mv，10.027mv對應的溫度值為1038.2℃，1038.2℃就是熱電偶此時測得的電爐的實際溫度。如果不進行補償，9.902mv對應的溫度值為1027.4℃，相差10.8℃。
實際應用中，要根據熱電偶的測溫原理及定律，靈活運用熱電偶冷端補償方法。根據現場條件決定采用哪種補償方法，有時還要同時采用兩種補償方法。注意不要把冷端溫度簡單地加進顯示溫度中，而要換算成電勢值進行計算，最后再查分度表換算回溫度值。