过程校验仪可测量和输出多种信号,广泛应用于工业现场和实验室信号的测量和校准,与热电偶相关的有热电偶温度测量和模拟热电偶输出两种功能,而这两种功能又可分为无参考端温度补偿型和有参考端温度补偿型两类,下面将简单介绍下参考端温度自动补偿原理。
由于热电偶的输出热电势不但与热电偶的种类、被测温度 t 有关,还与参考端温度 t0有关,其关系式为:
E( t,0) = E( t,t0 ) + E( t0,0) ( 1)
式中: t—测量端温度,℃ ;
t0—参考端温度,℃ ;
E( t,0) —测量端温度为 t,参考端温度为 0℃ 时热电偶输出热电势,mV;
E( t,t0 ) —测量端温度为 t,参考端温度为 t0时热电偶输出热电势,mV;
E( t0,0) —测量端温度为 t0,参考端温度为 0℃ 时热电偶输出热电势,mV。
由式( 1) 可知,为了得到测量端温度 t,需要测得热电势 E( t,0) ,当参考端温度为 t0时,我们只能测得热电势 E( t,t0 ) ,为了得到 E( t,0) ,在以前的使用中常常需要将热电偶的参考端放置在 0℃ 的恒温环境中或者外接冷端补偿器,十分不方便。
为了使热电偶的参考端在室温条件下也能准确测量出所需要的温度,具有参考端温度自动补偿的热电偶温度测量仪器被广泛应用,其基本原理是: 热电偶的参考端与温度测量仪器的接线端经补偿导线连接,相当于将热电偶的参考端延伸至温度测量仪器的接线端子处,此时可测得热电势 E( t,t0 ) ,同时温度测量仪器内部非常接近接线端子处安装有铂电阻、热敏电阻等温度传感器,该处的温度 t0经测量后转换为相应的热电势 E( t0,0) ,温度测量仪器即可得到热电势 E( t,0) = E( t,t0 ) + E( t0,0) ,微处理器利用多项式系数线性逼近或查表转换为温度值 t。为了校准具有参考端温度自动补偿的热电偶温度测量仪器,过程校验仪的模拟热电偶输出功能也增加了参考端温度自动补偿,即设置模拟某型号热电偶输出温度 t时,校验仪首先将温度 t 转换为需要输出的热电势 E( t,0) ,然后测量接线端子处温度 t0,将其转换为热电势 E( t0,0) ,其***终输出的热电势为 E( t,t0 ) = E( t,0) - E( t0,0) 。
需要注意的是补偿导线必须是与使用的热电偶是同种型号且极性不能接反,另外由于测温传感器是测量仪器内部接近端子处温度,而补偿导线只能接在仪器的外部,有一定的距离,接线端子需要具有良好的导热性,***好采用大面积的厚铜片。因此,具有参考端温度自动补偿的过程校验仪的热电偶功能准确度不但与测量或输出的毫伏信号有关,还与参考端温度补偿有关,尤其是校验仪接线端子内外温度差及参考端温度的测量准确度。
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