热电偶补偿导线已经广泛用于热电偶温度测量中。如果了解了热电偶补偿导线的原理、功能、作用方法和注意事项,就能充分发挥热电偶补偿导线的作用。
实际上在众多热电偶测温现场,小编发现用普通铜导线作连线的占40%,而使用补偿导线作连接线的仅占60%。究其原因有二：
一是由于热电偶设备使用操作人员不了解补偿导线功能,认为既然只要起到连接作用,普通导线即可。
二是设备制造商在安装热电偶时,用的连接线即为普通导线,而在使用者角度总认为设备安装人员都是专业人员,做法总是正确的,没能引起应有的怀疑。
在工业生产中,虽然热电偶作为温度传感器,已经广泛使用于温度测量和控制,人们对此也比较熟悉,但如果在使用中不注意正确的使用方法,就会给测温和控温造成很大的偏离,严重时会直接造成经济损失,所以应该引起重视。
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与热电偶接反
如果将热电偶补偿导线的正负极与热电偶正负极接反,而热电偶的正负极与仪表的正极连接是正确的,以K型偶为例见图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是一致的。加之目前热电偶补偿导线产品很多标注不规范,难以辨认；有些甚至是生产厂家将颜色标错。下面分析由于这种情况所产生的误差。
如果正确连接,仪表所接收的总热电势为
EZ=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）=EK（T1,T3）+EK（T3,T2）=EK（T1,T2）
因为连接的错误,根据中间导体定律,仪表所接收的总热电势为
E′Z=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）（7）
对于KX延伸型补偿导线,有
E′KX（T3,T2）=-EKX（T3,T2）=-EK（T3,T2）
计算,仪表测量值由此产生误差为
EZ′-EZ=EK（T1,T3）-EK（T3,T2）-EK（T1,T3）-EK（T3,T2）=2EK（T3,T2）
一般工业炉附近的温度,至少比控制间的温度高8℃。那么由此产生误差正好是补偿导线补偿值的2倍。对于K型偶,微分电势值基本在40℃/（μV）左右,测量温度大约比实际温度低16℃。如果控制温度设定在600℃,实际温度应该在616℃左右。
从上面的分析可以看出,当热电偶补偿导线正负极接反,不仅没有起到补偿作用,误差比不接补偿导线还增加一倍,因此补偿导线在连接时一定要注意极性。
如果不能确定热电偶补偿导线极性时,可以取一段补偿导线,将一端绝缘去掉后拧在一起,放在热水杯中,用普通万用表直流电压量程最低档测量另一端的2根线,万用表上会显示测量电压的正负,信号的正极为补偿导线的正极。
2. 使用的补偿导线型号不对
同种补偿导线配同种热电偶,如果所选的补偿导线种类不对,一样产生误差。 根据中间导体定律,仪表所接收的总热电势为
E′Z（T1,T2）=ES（T1,T3）+EKX（T3,T2）（10）
如果正确使用S型偶补偿导线SC,不考虑补偿导线自身误差,仪表测量的总电势为EZ（T1,T2）=ES（T1,T3）=ES（T3,T2）（11）
由于选错了补偿导线仪表测量值由此产生误差为式(10)-式(11)
EZ′-EZ=EK（T3,T2）-ES（T3,T2）-EK（T3,T2）-ES（T3,T2）（12）
如果S型热电偶工作温度为900℃,控制间环境温度为25℃,仍按照T3-T2=8℃,分别查S偶和K偶分度表,得出电势差为
EK（T3,T2）-ES（T3,T2）=0.278mV
仪表测量温度比实际温度高。如果仪表控制在900℃时,实际值只有875.1℃,误差24.9℃。
如果上述情况又将极性接反,仪表测量值偏高,仪表显示900℃时,实际温度为933.2℃,误差33.2℃。
3. 补偿导线与导线混用
在实际应用中,经常会发现由于补偿导线不够长用普通导线连接,或补偿导线断后接上一段普通导线。
