什么是補償導線？ 補償導線是具有與在一定的溫度范圍內(包括常溫0 )匹配的熱電偶的熱電動勢相同的公稱值的一對帶絕緣層的導線，連接熱電偶和測量裝置，補償由于與熱電偶的連接部位的溫度變化引起的誤差。 子啊，知道什么是補償導線后，補償導線起到了什么作用呢？使用補償導線需要注意哪些問題？ 下篇文章將詳細分析相關內容。

補償導線的作用:

1 )、有利于熱電偶基準端溫度的校正和集中控制。

測量儀器一般設置在遠離熱源和環(huán)境溫度的場所，但一般的熱電偶端子盒(設置基準端的場所)設置在接近被測量者的場所。 必須用導線將熱電偶的基準端連接到儀表上。 如果用普通銅線連接，熱電偶的基準端溫度會變高而變得不穩(wěn)定，測量會產(chǎn)生誤差。 如果延長熱電偶，使熱電偶的基準端遠離熱源，理論上是可能的，但是會浪費熱電極材料。 補償導線是為了解決這個矛盾而產(chǎn)生的。 其特征在于，在基準端溫度可變化的范圍內(0-100℃或0-150℃)，由補償導線的兩極構成的熱電偶的熱電特性與所配合的熱電偶的熱電特性相同

Ea'； b'； ( tn，0)=Eab(tn，0 )

根據(jù)中間溫度法則，在熱電偶電路中放入補償導線時，其熱電勢僅是測量端溫度t和補償導線與儀表連接部t0相關，與基準端溫度tn的變化無關，將熱電極延長至儀表部，因此補償導線的作用是僅延長熱電偶，不能消除基準端溫度不為0℃時的影響 因此，必須用0℃恒溫器法、算法、儀表自動補償法等方法將熱電偶的基準端溫度修正為0℃。

2 )、鉑銠10-鉑熱電偶之類的昂貴金屬材料可以大幅節(jié)約，可以選擇廉價的家族銅-鎳銅補償導線。

使用補償導線時，請注意以下事項

1 )、各種補償導線只能與對應形式的熱電偶共用。

2 )、補償導線有正、負部分，使用時不要弄錯極性會導致測量誤差。

3 )、熱電偶與補償導線連接點的溫度不得超過規(guī)定的使用溫度。 超出規(guī)定的溫度范圍，補償導線和熱電偶的熱電特性大不相同，產(chǎn)生測量誤差。

4 )、由于補償導線和熱電偶材料的熱電特性不完全相同，如果連接對象的兩個接點的溫度不相同，則導入測量誤差。

5 )為了便于安裝，可以選擇多個補償導線，或者可以根據(jù)需要選擇防水、防腐和防火補償導線。

6 )、粗徑和導電系數(shù)大的補償導線，可以減小熱電偶電路的電阻，有利于儀表的正常工作和自動溫度控制。

如何正確使用熱電偶補償代碼

在利用熱電偶的溫度測量中，一般使用熱電偶補償導線。 但是，調查結果表明，由于補償導線的使用不正確，產(chǎn)生了很多問題。 本文介紹了補償導線的原理，總結了常見的錯誤使用形式，并對同時發(fā)生的偏差進行了理論分析，指出了正確的使用方法和注意事項。

熱電偶補償導線廣泛應用于熱電偶溫度測量。 如果理解熱電偶補償導線的原理、功能、作用方法、注意事項，就能充分發(fā)揮熱電偶補償導線的作用，否則就相反了。

實際上，在很多熱電偶測溫現(xiàn)場，用普通銅線配線的占40%，用補償線配線的只占60%。 究其原因有以下兩點

一個是因為熱電偶設備的使用者不理解補償導線的功能，所以既然具有連接功能，那么普通的導線就可以了。

第二，設備制造商安裝熱電偶時使用的連接線是普通的導線，但從使用者的立場來看，設備設置人員是專家，做法非常正確，不能引起應有的疑問。

在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶作為溫度傳感器廣泛用于溫度測量和控制，但在使用中如不注意正確的使用方法，測溫和控制溫度會產(chǎn)生較大偏差，嚴重時會直接導致經(jīng)濟損失，因此值得重視。

一、熱電偶測溫原理介紹

由兩種均質材料a、b構成的電路稱為熱電偶。 連接在a、b材料的兩端的接點分別用J1、J2表示，J1、J2的接點溫度T1與T2不同時，在電路中產(chǎn)生電位，稱為通常熱電勢。 當a、b的材料一定時，熱電勢的大小依賴于T1、T2之間的溫度差，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熱電偶，接點溫度T1、T2間的溫度差電位。

eab(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點溫度為T1時的電位。

eAB(T2 )、eba(t1)> <； br/>； <； br/>； a、b接點溫度為T2時的電位，這2項的大小相等，符號相反。

為了統(tǒng)一和規(guī)范熱電偶材料，國家有關標準規(guī)定了構成熱電偶材料a、b的成分、純度，給出了a、b材料的組合形式，統(tǒng)一用一個字母命名型號，如k型、s型等。 為了便于使用，將各種型號的熱電偶溫度值和電位關系統(tǒng)一為相對于0℃的電位值，這里用T0表示，制作各種型號的熱電偶索引表，容易調查計算。

雙熱電偶補償代碼

1 .連接導體定律和中間溫度定律

首先，分析熱電偶的連接導體規(guī)律和中間溫度規(guī)律，

在實際應用中，儀表和熱電偶總是有距離的。 c、d也是2種均質材料，根據(jù)熱電偶的中間導體定律，導出測量的總電位EZ的公式如下

EZ=EAB(T1，T3)+ECD(T3，T2) (3)

式(3)是熱電偶連接導體的定律。 如果連接不是段，則總電位EZ類似地也是每個部分的和。 在圖2的測定中，測定端的總電位為熱電偶EAB(T1、T2)，希望進行控制，以使在儀表測定中中間連接不產(chǎn)生附加電位

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

由于式(4)中T3稱為中間溫度，因此也稱為中間溫度的規(guī)律。 這樣，就要求找到某種材料c、d。 他的特性如下

ECD(T3，T2)=EAB(T3，T2)(5)

滿足式(5)的材料稱為熱電偶的補償導線。 由于熱電偶的種類很多，熱電偶補償導線的種類也很多。

2 .正確使用補償導線進行工業(yè)溫度測量和溫度控制

在工業(yè)溫度測量控制中，熱電偶使用的位置始終與測量控制表(以下簡稱儀表)有一定的距離，因此必須用補償導線從熱電偶的輸出端連接到測量控制表的輸入端。 由于熱電偶和補償導線有正負極，配線時請連接正極和正極、負極和負極。

由于T3和T2之間的溫差會導致測量誤差，因此補償導線的作用是T3和T2，通過補償不同類型的熱電偶，不能使用對應類型的補償導線混合使用不同類型的補償導線。

三、常見補償導線使用中的錯誤和產(chǎn)生的誤差

1 .熱電偶補償導線正負極和熱電偶相反

將熱電偶補償導線的正負極與熱電偶的正負極相反，熱電偶的正負極與儀表的正極正確連接，以k型偶數(shù)為例如圖4所示。 這種錯誤在應用中比較普遍，因為連接后被控制對象的溫度變化趨勢與顯示儀表一致。 除此之外，目前熱電偶補償導線產(chǎn)品的很多標記都不規(guī)范，有些制造商的顏色可能會錯誤。 下面分析這種情況產(chǎn)生的誤差。

正確連接后，儀表接收的總熱電勢

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

=EK(T1，T2)(6)

由于連接錯誤，根據(jù)中間導體法則，儀表受到的總熱電勢

E&prime； Z=EK(T1，T3)+EKX(T3，T2)(7)

在KX擴展型補償導線中

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

計算時，儀表的測量值產(chǎn)生誤差: EZ&prime； -EZ=EK(T1，T3)-EK(T3，T2)-EK(T1，T3)-EK(T3，T2 )

=2EK(T3，T2)(9)

一般工業(yè)爐附近的溫度至少比控制間的溫度高8℃。 由此產(chǎn)生的誤差恰好是補償導線的補償值的2倍。 在k型偶數(shù)情況下，微分電位值大致為40℃/(&mu； v )左右，測量溫度比實際溫度約低16℃。 將控制溫度設定為600℃時，實際溫度應為616℃左右。

根據(jù)以上分析，熱電偶補償導線的正負極相反，不僅沒有補償作用，誤差也比不連接補償導線倍，因此補償導線在連接時必須注意極性。

不知道熱電偶補償導線的極性時，取下補償導線，將其一端絕緣后擰緊，放入熱水杯中，用普通的測試器直流電壓范圍zui低速級測量另一端的2條線，測試器上顯示測量電壓的正負，信號的正極成為補償導線的正極。

2 .使用的補償代碼的形式不同

在同種補償導線上組合同種熱電偶，如果選擇的補償導線種類不同，也會產(chǎn)生同樣的誤差。 假設使用s型熱電偶，選擇k型偶數(shù)的補償導線KX

根據(jù)中間導體定律，儀表受到的總熱電勢為: E&prime； Z(T1，T2)=ES(T1，T3)+EKX(T3，T2)(10 )

如果正確使用s型偶補償代碼SC，則在不考慮補償代碼本身的誤差的情況下，儀表測量的總電位為EZ(T1，T2)=ES(T1，T3)=ES(T3，T2)(11 )

由于弄錯補償導線計的測定值而產(chǎn)生的誤差為式( 10)-式( 11 )

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

即使在s型熱電偶的工作溫度為900℃、控制期間的環(huán)境溫度為25℃的情況下，在T3-T2=8℃下分別調查s偶數(shù)和k偶數(shù)尺度時，也出現(xiàn)了EK(T3，T2)-ES(T3，T2)=0.278mV的電位差

儀表的測量溫度高于實際溫度。 儀表控制在900℃時，實際值只有875.1℃，誤差只有24.9℃。

上述情況又使極性相反，儀表的測量值升高，儀表顯示900℃時，實際溫度為933.2℃，誤差為33.2℃。

四、補償導線使用注意事項

1 .補償導線的選擇

根據(jù)使用的熱電偶種類和使用情況，必須正確選擇補償導線。 例如，選擇k型偶數(shù)或k型偶數(shù)的補償導線，根據(jù)使用情況選擇工作溫度范圍。 通常KX的工作溫度為-20~100℃，大范圍為-25~200℃。 普通級誤差為±； 2.5℃，精密級為±； 1.5℃。

2 .接點連接

盡量接近熱電偶端子的2個觸點，盡量使2個觸點的溫度一致。 與儀表端子的連接部盡量保持溫度一致，保護儀表盤上有風扇的場所、觸點部不使風扇直接接觸觸點。

3 .使用長度

由于熱電偶信號較低，在微伏級，使用距離過長，信號衰減和環(huán)境中強電場干擾耦合，熱電偶信號失真，測量和控制溫度不準確，控制過程中嚴重時發(fā)生溫度變動。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，通常較好將熱電偶補償導線的長度控制在15米以內。 如果超過15米，建議使用溫度變送器發(fā)出信號。 溫度變送器將對應于溫度的電位值轉換為直流電流并傳送，因而抗噪聲能力強。

4 .配線

補償導線的接線必須遠離動力線和噪聲源。 在不可避免的地方，盡量采用交叉方式，不要平行。

5 .屏蔽補償代碼

為了提高熱電偶連接線的抗干擾性，可采用屏蔽補償導線。 現(xiàn)場噪聲源較多時，效果較好。 但是，必須嚴密地接地屏蔽層。 屏蔽層不僅不起屏蔽的作用，還增強噪聲。

本文熱電偶高頻詞： 補償導線  測量 

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