熱電偶作為溫度傳感器測(cè)量溫度需要對其進行冷端溫(wēn)度(dù)補償,下麵(miàn)我們將對幾(jǐ)種常見的熱電偶冷端(duān)補償方法進行介紹,並簡要分析這原(yuán)理(lǐ)、優缺點和適用範圍,為實際工作中選(xuǎn)擇合適的補償方法提供參考。
補償(cháng)導線(xiàn)法
補償導線法,就是用一對與所使用的熱電偶具有相同熱電特性的廉價金屬,作為連接導線(xiàn)來連接熱(rè)電偶冷端和指示(shì)器的。熱電偶產生的熱電勢與回路中間溫度無關(guān)。所以回路總的熱電勢等於熱電偶(ǒu)熱端溫度為T,冷端溫度為(wéi)TO時的熱電勢。這樣,利用補償導線,無(wú)論熱電偶的實際冷端溫度(dù)如何(hé)變化,消除了指示誤差,完成了冷(lěng)端溫度補償。
冰浴法
冰浴法是利用冰(bīng)水混合(hé)物(wù)能較長時間(jiān)地保持在0 ℃不變的特性,將熱電偶冷端置於裝有(yǒu)冰水(shuǐ)混合物的恒溫容器中(zhōng),來保證冷(lěng)端溫度為0 ℃的。但是由於長時間工作,冰(bīng)也難免會融化,所以這種方法在實驗室使用較(jiào)多。
補償電橋法
補償電橋法(fǎ),是指在測量回路裏(lǐ)麵,在冷端串聯一個補償電橋。熱電偶的熱端感受被測溫度(dù),它的冷端與補償電橋相連接。整個(gè)補償電橋由全波整流電橋、濾波電路、穩壓二極管和由三個電阻和熱敏電(diàn)阻―Rt 共同組(zǔ)成的(de)電橋四部分所組成。全波整流的工作電壓(yā)是交流電,全波整流電路將交(jiāo)流電變成一個(gè)脈動的直流電壓,再經(jīng)過由電容和電阻組成的濾波(bō)電路濾去其中的紋波,從而得到一個相對平滑的(de)直流電壓,然後由穩壓二極管穩壓,從而產生穩定的電橋的工作電壓。
熱敏電阻感受被測溫度。當冷(lěng)端溫度為0℃時,電橋處於平衡狀態,電橋無輸出,沒有對熱電偶進行冷(lěng)端溫度的(de)補償。
當熱電(diàn)偶的冷端溫度高於0℃時,熱電偶的熱電勢由於冷端溫度的升高而減小,這時熱敏電阻的阻值增加,使得電橋不再平(píng)衡,產生一不平衡電壓Uab,與熱電偶的熱(rè)電勢一起送入儀表中。隻要我們選(xuǎn)取合適的Rt,就可以恰好補償。同樣,當冷端溫度低於0 ℃時,補償電(diàn)橋可以完成冷(lěng)端(duān)溫度(dù)補償,從而儀表指示正確的溫度。
補償電橋法是利用不平衡引起的熱電(diàn)勢的(de)變化值。適當(dāng)選擇橋臂電阻可使不平(píng)衡電壓Uab正好補償冷端溫(wēn)度變化引(yǐn)起(qǐ)的熱電勢的變化值。隻要(yào)保證總電(diàn)壓(yā)不受溫度影響,也就完成了冷端溫(wēn)度的補償。這(zhè)種方法,線路簡單、成本較低、適(shì)用於環境溫(wēn)度在-25~80℃的範圍內。
除了上述方法,還有二極管補償法、集成溫度(dù)傳感器補償(cháng)法、恒溫遷移補償法、計算修正法、軟(ruǎn)件補償法、zui小二(èr)擬合法等等。二極管補償法(fǎ)是(shì)利用二(èr)極管(guǎn)兩端電壓隨溫度變化特性對熱電偶進(jìn)行溫度補償。集成溫度傳感器補(bǔ)償法是由溫度傳感器測得冷(lěng)端溫度,與熱電偶(ǒu)所測溫差(chà)疊加,再得到熱端溫度。恒溫(wēn)遷移補償法是人(rén)為顯示(shì)或記錄儀表零點調到環境溫度。計算修正法是(shì)利用中間溫度定(dìng)律,結合查表計算(suàn)得到。軟件補償法是(shì)熱電偶的冷端溫度傳感器的輸出信號經電路模擬開關和A/D轉換後,再由單片(piàn)機內(nèi)程序進行冷端補償。zui小二乘擬合法是利用zui小二(èr)乘法原理(lǐ),找出(chū)擬合方程,求出測點(diǎn)溫度。
熱電偶(ǒu)在使用中產生的(de)誤差主要由冷端溫度變化引起。隻有當熱電偶冷端溫度保持不變時,熱電偶輸出的熱電勢才(cái)是被測溫度的單值函數。而在實際應用中,由於環境(jìng)溫度變化的影響,冷端溫度(dù)難以保持恒定(dìng),故(gù)需進行冷端溫度(dù)補償。選用(yòng)哪種補償方法(fǎ),需(xū)要根據工作實際和具(jù)體環境來決定,同時,為保證熱(rè)電偶的量值準確,需要使用熱(rè)電偶檢定爐等校準設備對其進(jìn)行檢定和校準。
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