熱電偶測(cè)溫原理
把兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，如圖1，當(dāng)連接點(diǎn)(熱端)的溫度和導(dǎo)體另一端(冷端，亦稱參比端)的溫度不同時(shí)，會(huì)在冷端產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這一現(xiàn)象將溫度量轉(zhuǎn)換成電勢(shì)量的溫度傳感器。
圖1 熱電偶示意圖
如果熱電偶的冷端溫度保持恒定(比如為0℃)，則輸出熱電勢(shì)和熱端溫度值成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度變送器通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出端的電勢(shì)差，再將電勢(shì)差轉(zhuǎn)換成溫度，從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。
熱電偶冷端補(bǔ)償
熱電偶的輸出熱電勢(shì)取決于熱端和冷端之間的溫度差，而在實(shí)際測(cè)量中，熱電偶冷端的溫度經(jīng)常發(fā)生變化，如果不對(duì)這種變化進(jìn)行補(bǔ)償，即使熱端的溫度恒定不變，冷端的溫度變化也會(huì)引起熱電勢(shì)的變化，使熱電勢(shì)不能真實(shí)反映熱端的溫度，從而引起測(cè)量誤差。
冷端補(bǔ)償原理如下：測(cè)量某熱電偶熱端溫度為T1時(shí)(冷端溫度為T2)的熱電勢(shì)V1，同時(shí)用溫度傳感器(如Pt100)測(cè)量冷端溫度值T2，計(jì)算得溫度T2時(shí)該熱電偶的熱電勢(shì)V2(冷端溫度為0℃)，則V1+V2是該熱電偶為冷端溫度為0℃時(shí)，熱端溫度T1時(shí)的電勢(shì)值。
熱電偶輸入變送器的精度測(cè)量方法
由于涉及冷端補(bǔ)償問(wèn)題，有時(shí)不正確的測(cè)量往往認(rèn)為溫度變送器的精度超差。正確測(cè)量熱電偶變送器的方法有兩種：一種為精確測(cè)量法，另一種為實(shí)用測(cè)量法。
溫度變送器精確測(cè)量法
圖2 實(shí)驗(yàn)室溫度變送器校準(zhǔn)連線示意圖
1、補(bǔ)償導(dǎo)線采用與測(cè)量熱電偶相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線；
2、用mV信號(hào)發(fā)生器模擬熱電偶信號(hào)；
3、保持容器內(nèi)為冰、水混合態(tài)，保證冷端溫度為0℃。
根據(jù)熱電偶分度表上對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值，直接由毫伏信號(hào)發(fā)生器模擬熱電偶輸出信號(hào)送入溫度變送器，測(cè)量溫度變送器輸出4-20mA電流信號(hào)，計(jì)算溫度變送器的測(cè)量精度。
這種測(cè)量方法可消除測(cè)量過(guò)程中冷端溫度變化引起的測(cè)量誤差，但補(bǔ)償導(dǎo)線本身誤差引起的測(cè)量誤差還是無(wú)法消除。這種方法一般在試驗(yàn)室測(cè)量中應(yīng)用。
溫度變送器實(shí)用測(cè)量法
圖3 溫度變送器校準(zhǔn)實(shí)用連線示意圖
在輸入端放置一個(gè)溫度計(jì)，測(cè)得冷端溫度值，由分度表查得此溫度電勢(shì)值ECJ，再根據(jù)熱電偶分度表的電勢(shì)值 E0，由mV信號(hào)發(fā)生器模擬輸出(E0 - ECJ)值，即模擬熱電偶的輸出，測(cè)量溫度變送器輸出4-20mA電流信號(hào)，計(jì)算溫度變送器的測(cè)量精度，這種方法還存在著環(huán)境溫度變化和溫度計(jì)測(cè)量冷端溫度誤差兩個(gè)方面，無(wú)法消除，會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。
