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补偿导线作用的实质是什么？

补偿导线作用的实质是热电偶的延长

　　热电偶的补偿导线是在一定温度范围内（包括常温0）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线，用他们连接热电偶与测量装置，相当于将热电偶延长到测量装置。

　　由于”热电偶的补偿导线是在一定温度范围内（包括常温0）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线“，它是可以在一定范围内构成热电偶（实际上补偿型的补偿导线和同分度热电偶是同材质的），根据热电偶的中间导体定律“在热电偶回路中接入中间导体（*三导体）只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响。也就是说在不计热电偶的影响时，补偿导线也可以产生热电势，其大小等于热电偶尾端与测量装置之间的温差电势。

　　正确使用时，热电偶的电势和补偿导线电势叠加，在冷热端温度不变的情况下，随着热电偶与补偿导线连接处的温度变化，热电偶的温差电势增大补偿导线的温差电势减小，反之亦然，达到补偿热电偶与测量装置之间的温度变化所产生的影响。 测量装置测到的是热电偶产生的热电势与补偿导线产生的补偿电势的叠加电势。

应用中的几个问题

1、补偿导线与热电偶的匹配

各种分度号的补偿导线只能与相同分度号的热电偶配用，否则可能欠补偿或过补偿，常用热电偶在100℃和200℃时需补偿的热电势值见表1：

表1 常用热电偶在100℃和200℃时的热电势值

热电偶名称 热电偶分度号 参考端为 0℃时的热电势 mV

100℃ 200℃

铂铑10—铂 S 0.646 1.441

铂铑13—铂 R 0.647 1.469

铂铑30—铂铑6 B 0.033 0.178

镍铬—镍硅 K 4.096 8.138

镍铬硅—镍硅 N 2.774 5.913

镍铬—铜镍 E 6.319 13.421

铁—铜镍 J 5.269 10.779

铜—铜镍 T 4.279 9.288

当我们用K分度号的补偿导线配用N分度号的热电偶，将造成过补偿，显示温度偏高；反之，用N分度号的补偿导线配用K分度号的热电偶，将造成欠补偿，显示温度偏低。

2、补偿导线分度号和极性的判断

有时可根据资料所列补偿导线的材料、绝缘层及护套颜色判断，但由于国内新旧标准、IEC标准的规定有差异，用这个方法对补偿导线的分度号和极性常常难以准确判断。

较可靠较常用的方法是测试法，就是将补偿导线的两端剥去绝缘层，把两根导线绞合在一起制成热电偶的热端，放到沸腾的水中，两根导线的另一端与直流电位差计相连（不应该与动圈式直读mV 表相连，因测量时取电流其读数偏低），将测得的热电势与表1比较，与之较接近的即为补偿导线的分度号，根据电位差计的正负极可确定补偿导线的极性。由于测试时由补偿导线构成的热电偶的参比端温度不一定是0℃，例如是20℃，则所测热电势低于参比端为0℃的热电势值。以某种不明分度号的补偿导线为例，如参比端温度约20℃，测量值如在3.928±0.150mV范围内，则可判断这种补偿导线的分度号是K。3.928是K分度号热电偶100℃和20℃时热电势的差值，0.150是K分度号普通级补偿导线的允差。

3、补偿导线仪表盘接线点的位置

我们知道，补偿导线只是把热电偶的参比端延长，起到移动参比端位置的作用，延伸后的参比端温度应当恒定或配用本身具有参比端温度自动补偿的装置，否则仍可能因新的参比比如在仪表盘内接线时，由于常用盘装显示器、记录仪本身因通电而发热，使其接线端子处的温度**仪表盘接线端子处的温度。当热电偶的补偿导线引进仪表盘后，如果将其接到仪表盘的接线端子上，而仪表盘的接线端子与仪表接线端子间用铜线连接，则因上述温差存在将造成测量误差。所以较好将补偿导线跨过仪表盘的接线端子直接与仪表的接线端子相连。

4、补偿导线的线路电阻

对早期配热电偶的动圈式仪表来说，有5Ω、15Ω两种线路电阻的要求，当热电偶安装地点离动圈表较远时，或采用分度号K、N、E、J、T等包含有铜镍材料的补偿导线时，其线路电阻较大，选用时要注意选较大截面的补偿导线。比如选用外接15 Ω线路电阻 E分度号的动圈式仪表时，其配用的补偿导线截面为1.0 mm2、2.5 mm2 ，而对应的单位长度线路电阻分别为 1.25Ω/m和 0.5Ω/m， 则补偿导线的较大允许长度仅为 12 m和 30 m。设计时如不留心，这个长度很***过，造成测量误差。

5、R、S分度号热电偶的补偿导线

同称为铂铑-铂的热电偶有R、S两种分度号，分别代表铂铑13-铂和铂铑10-铂热电偶，前者在国内应用较少， 但其热电势较大（1600℃时R、S分度热电偶的热电势分别为18.849mV和16.777 mV），而在低温段 100℃ 时两者基本一致（R、S 分度号的热电势分别为 0.647 mV和0.646 mV），200 ℃时稍有差别（R、S 分度号的热电势分别为 1.467 mV和1.441mV），所以目前国内市场上R、S分度号的补偿导线是通用的。如将市场上通常采购得到的S分度号的补偿导线用于R分度号的热电偶，在100℃以下**，即使到了耐热用补偿导线的极限温度200℃，当热电偶的热端温度分别为600℃、1000℃、1300℃时，所引起的误差仅为 2.5℃、2.2℃、2.0℃。

这一点可作为1节的一个特例。端温度变化引起测量误差。

在常用热电偶当中，R、S 分度号补偿导线的精度是较低的，但从温度使用范围来看，0～60℃范围内误差很小，100～150℃误差就比较大了。当测量误差要求高时，必须将参比端的温度保持在100 ℃以下。

6、补偿型与延伸型补偿导线的比较

K 分度号的补偿导线有补偿型KC补偿导线与延伸型KX补偿导线，以下性能对照表2可以供实际选用时参考。

表2 K分度号补偿型与延伸型补偿导线的性能比较

性 能 补 偿 型 KC 延 伸 型 KX

材质 与热电偶材质不同 与热电偶材质相同

热电势特性 一定温度范围内，与配用热电偶相近 与配用热电偶相同

误差曲线 非线性，随温度而变 线性

使用温度范围 受限制（如一般用补偿导线为100℃） 不受限制（仅取决于绝缘材料）

线路电阻 低（约0.8Ω/m，mm2） 高（1.5Ω/m，mm2）

补偿接点干扰 因两种不同材料构成补偿接点，可能产生干扰 无

补偿精度 低 高

价格 低 高（约高1～2倍）

7、双铂铑热电偶不用补偿导线

前面讲了这么多，都是说要用补偿导线去补偿热电偶参比端温度，但在常用热电偶中，分度号B的双铂铑（铂铑30-铂铑6）热电偶是一个例外，它没有**的补偿导线，或者换一句话说，在实际应用中，它一般没有必要使用补偿导线。

双铂铑热电偶常用于1300~1600 ℃温度段的测温（≤1300℃ 通常采用铂铑-铂热电偶），其低温段的热电势出奇地低，如100℃时的热电势仅 0.033mV， 200℃时的热电势为0.178mV，与整个测温范围内（0~1800 ℃）每100℃的平均热电势为0 .700mV 比较,相差悬殊，所以即使不补偿，造成的误差也很小。例如当热端温度为1300℃和1600℃时，如参比端温度t1=100℃ 时，造成的误差为±3.0℃，如t1=120℃ 时，造成的误差为±5，.0℃ ，均达到使用普通级补偿导线 ±5℃的要求。但值得注意的是，如t1=200℃ 时，则可能造成±16.3℃的误差，因此对双铂铑热电偶来说，虽然在通常情况下可不使用补偿导线，但限制条件是参比端温度t1≤120℃，否则将造成较大的误差。

在不常用的热电偶中，镍钴-镍铝热电偶200℃以下热电势几乎为零，可不用补偿导线，而镍铁-镍铜热电偶在50℃以下的热电势微乎其微，在这个温度范围内也不用补偿导线。