热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。常用热电偶的补偿导线列于表3-1中。
表3-1常用热电偶的补偿导线
配用热电偶分度号 补偿导线型号 补偿导线正极 补偿导线负极 补偿导线在100℃的热电势允许误差，mV
材料 颜色 材料 颜色 A(精密级) B(精密级)
S SC 铜 红 铜镍 绿 0.645±0.023 0.645±0.037
K KC 铜 红 铜镍 蓝 4.095±0.063 4.095±0.105
K KX 镍铬 红 镍硅 黑 4.095±0.063 4.095±0.105
E EX 镍铬 红 铜镍 棕 6.317±0.102 6.317±0.170
J JX 铁 红 铜镍 紫 5.268±0.081 5.268±0.135
T TX 铜 红 铜镍 白 4.277±0.023 4.277±0.047

注：补偿导线型号头一个字母与热电偶分度号相对应；第二个字母字X表示延伸型补偿导线，字母C表示补偿型补偿导线。
1、冷端温度校正法
因各种热电偶的分度关系是在冷端温度为0℃时得到的,如果测温热电偶的热端为t℃，冷端温度t<>0℃(t0>0℃)，就不能用测得的E(t,t0)去查分度表得t,必须根据下式进行修正：

式中：E(t,0)--冷端为0℃而热端为t℃时的热电势；E(t, t0)--冷端为t0℃而热端为t℃时的热电势；E(t0,0)--冷端为0℃时应加的校正值。
2、仪表机械零点调整法
对于具有零位调整的显示仪表而言，如果热电偶冷端温度t0较为恒定时，可采用测温系统未工作前，预先将显示仪表的机械零点调整到t0℃上,这相当于把热电势修正值E(t0,0)预先加到了显示仪表上,当此测量系统投入工作后,显示仪表的示值就是实际的被测温度值。
3、补偿电桥法
当热电偶冷端处温度波动较大时,一般采用补偿电桥法,基测量线路如图3-1所示。补偿电桥法是利用不平衡电桥(又称冷端补偿器)产生不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。
采用补偿电桥法是必须注意下列几点：
（1）补偿器接入测量系统时正负极性不可接反。
（2）显示仪表的机械零位应调整到冷端温度补偿器设计时的平衡温度，如补偿器是按t0=20℃时电桥平衡设计的，则仪表机械零位应调整到20℃处。
（3）因热电偶的热电势和补偿电桥输出电压两者随温度变化的特性不完全一致，故冷端补偿器在补偿温度范围内得不到完全补偿，但误差很小，能满足工业生产的需要。

图3-1
除了以上几种补偿方法外，科研和实验室中还常彩和冰浴法。
以上几种补偿法常用于热电偶和动圈显示仪表配套的测温系统中。由于自动电子电位差计和温度变送器等温度测量仪表的测量线路中已设置了冷端补偿电路，因此，热电偶与它们配套使用时不用再考虑补偿方法，但补偿导线仍旧需要。