胡玉柱 西北民族大學(xué) 電氣工程學(xué)院

熱電偶的輸出信號(hào)和溫度之間是直接關(guān)聯(lián)在一起的，所以在使用過程中一般直接選擇與之相配套的儀表即可。但是不同的應(yīng)用過程中需要與之相對(duì)應(yīng)的方法，因此對(duì)于冷端溫度補(bǔ)償?shù)难芯渴呛苡斜匾摹?/p>

1 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法

1.1 計(jì)算法

計(jì)算法就是利用普通的室內(nèi)溫度計(jì)算出冷端的實(shí)際溫度T1，公式如下：

溫度固定端我們稱為參比端，然后利用分度表來得出與之相對(duì)應(yīng)的溫度，這種方法更加方便便捷，實(shí)際操作難度不高但是不宜大規(guī)模使用。

1.2 電橋補(bǔ)償法

電橋補(bǔ)償法就是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電動(dòng)勢變化。熱電偶通過補(bǔ)償導(dǎo)線接到補(bǔ)償電橋上。如圖1 所示電阻的阻值隨溫度的升高而增大。在使用時(shí)應(yīng)讓電阻與熱電偶冷端靠近確保處于同一個(gè)溫度。我們使讓電橋平衡，此時(shí)可知即對(duì)角線的a 和b 點(diǎn)的電位相等。通常在20℃我們認(rèn)為是電橋的平衡溫度，當(dāng)冷端的溫度比電橋的平衡溫度高時(shí)，其熱電勢會(huì)相應(yīng)的減小，會(huì)增大，電橋原有的平衡會(huì)被打破，電位a 點(diǎn)高于b 點(diǎn)，所以此時(shí)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢和不平衡的電壓會(huì)反向抵消使整個(gè)電路輸出電壓U 不改變。反之，同理可得當(dāng)若冷端溫度低于電橋平衡溫度整個(gè)輸出電壓U 同樣不會(huì)改變。依據(jù)此原理就可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

圖1 電橋補(bǔ)償法示意圖

1.3 晶體管PN 結(jié)補(bǔ)償法

當(dāng)有恒定電流正向流過PN 結(jié)時(shí)，其管壓降有負(fù)的溫度系數(shù)，對(duì)于溫度有較好的靈敏度和線性度。如圖2 是管壓降與節(jié)點(diǎn)溫度的關(guān)系圖，PN 結(jié)在-80℃~+80℃其電壓與溫度都具有比較理想的線性關(guān)系。在電路中可以做到熱電動(dòng)勢與測量端的溫度有關(guān)，從而進(jìn)行相應(yīng)的冷端補(bǔ)償。

1.4 補(bǔ)償導(dǎo)線法

在使用過程中熱電偶的長度一般在一米左右，冷端的溫度會(huì)直接會(huì)受到周圍環(huán)境和測量端的影響造成測量誤差，為了使冷端不受其影響可將熱電偶加長一般加長到10 米左右，但是熱電偶的增長增加了測量費(fèi)用，所以一般采用一定范圍內(nèi)的與熱電偶熱電特性相近且相對(duì)廉價(jià)的材料代替熱電偶來延長熱電極，這種導(dǎo)線我們就稱其為補(bǔ)償導(dǎo)線。這種補(bǔ)償導(dǎo)線的方法就是補(bǔ)償導(dǎo)線法。但是注意只有當(dāng)新的冷端溫度固定或者配用儀表本身具有冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償裝置時(shí)，應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線才有意義。

圖2 管壓降與節(jié)點(diǎn)溫度的關(guān)系

2 結(jié)束語

除了本文介紹的幾種方法除此之外還有冰浴法、軟件處理法、集成溫度傳感器補(bǔ)償法等等。熱電偶現(xiàn)在在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，尤其是直接測量溫度將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢信號(hào)，所以冷端補(bǔ)償方法就起到了對(duì)測量溫度精度的不同要求，不同的溫度補(bǔ)償方法滿足了各個(gè)方面的要求例如晶體管PN 結(jié)補(bǔ)償法經(jīng)濟(jì)效益好精度比較高但是當(dāng)溫度變化范圍太大PN 結(jié)壓降與溫度之間不成線性關(guān)系影響精度，電橋補(bǔ)償法結(jié)構(gòu)簡單但是適用性較差。本文介紹的這幾種補(bǔ)償方法各有其優(yōu)點(diǎn)。我相信隨著社會(huì)的不斷發(fā)展一定會(huì)不斷地優(yōu)化補(bǔ)償方法進(jìn)一步的在工業(yè)生產(chǎn)中做出突出貢獻(xiàn)。