過程校驗儀溫度自動補償原理

過程校驗儀可測量和輸出多種信號，廣泛應用于工業現場和實驗室信號的測量和校準，與熱電偶相關的有熱電偶溫度測量和模擬熱電偶輸出兩種功能，而這兩種功能又可分為無參考端溫度補償型和有參考端溫度補償型兩類，下面將簡單介紹下參考端溫度自動補償原理。

由于熱電偶的輸出熱電勢不但與熱電偶的種類、被測溫度 t 有關，還與參考端溫度 t0有關，其關系式為:

E( t，0) = E( t，t0 ) + E( t0，0) ( 1)

式中: t—測量端溫度，℃ ;

t0—參考端溫度，℃ ;

E( t，0) —測量端溫度為 t，參考端溫度為 0℃ 時熱電偶輸出熱電勢，mV;

E( t，t0 ) —測量端溫度為 t，參考端溫度為 t0時熱電偶輸出熱電勢，mV;

E( t0，0) —測量端溫度為 t0，參考端溫度為 0℃ 時熱電偶輸出熱電勢，mV。

由式( 1) 可知，為了得到測量端溫度 t，需要測得熱電勢 E( t，0) ，當參考端溫度為 t0時，我們只能測得熱電勢 E( t，t0 ) ，為了得到 E( t，0) ，在以前的使用中常常需要將熱電偶的參考端放置在 0℃ 的恒溫環境中或者外接冷端補償器，十分不方便。

為了使熱電偶的參考端在室溫條件下也能準確測量出所需要的溫度，具有參考端溫度自動補償的熱電偶溫度測量儀器被廣泛應用，其基本原理是: 熱電偶的參考端與溫度測量儀器的接線端經補償導線連接，相當于將熱電偶的參考端延伸至溫度測量儀器的接線端子處，此時可測得熱電勢 E( t，t0 ) ，同時溫度測量儀器內部非常接近接線端子處安裝有鉑電阻、熱敏電阻等溫度傳感器，該處的溫度 t0經測量后轉換為相應的熱電勢 E( t0，0) ，溫度測量儀器即可得到熱電勢 E( t，0) = E( t，t0 ) + E( t0，0) ，微處理器利用多項式系數線性逼近或查表轉換為溫度值 t。為了校準具有參考端溫度自動補償的熱電偶溫度測量儀器，過程校驗儀的模擬熱電偶輸出功能也增加了參考端溫度自動補償，即設置模擬某型號熱電偶輸出溫度 t時，校驗儀首先將溫度 t 轉換為需要輸出的熱電勢 E( t，0) ，然后測量接線端子處溫度 t0，將其轉換為熱電勢 E( t0，0) ，其最終輸出的熱電勢為 E( t，t0 ) = E( t，0) － E( t0，0) 。

需要注意的是補償導線必須是與使用的熱電偶是同種型號且極性不能接反，另外由于測溫傳感器是測量儀器內部接近端子處溫度，而補償導線只能接在儀器的外部，有一定的距離，接線端子需要具有良好的導熱性，采用大面積的厚銅片。因此，具有參考端溫度自動補償的過程校驗儀的熱電偶功能準確度不但與測量或輸出的毫伏信號有關，還與參考端溫度補償有關，尤其是校驗儀接線端子內外溫度差及參考端溫度的測量準確度。