CN202210002U - 热电偶零度补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热电偶零度补偿装置。在恒温容器内具有热交换介质和控制热交换介质温度的调节装置，温度控制装置分别与调节装置和设于交换介质中的温度传感装置连接，温度传导单元的一端与导电性的温度补偿输出单元的一端连接于热交换介质中，各自的另一端分别连接有导电端子，所述的导电端子设于恒温容器上，在恒温容器的外壁与热交换介质之间具有绝热层。本实用新型的热电偶零度补偿装置结构简单，能够使热电偶参考端长久恒定在0℃，是替代传统冰水混合物的理想产品。当周围温度出现变化时能够快速、准确的进行温度热电势补偿，温度热电势补偿的误差≤±0.2℃，显著的提高了热电偶检定/校准或温度测量中的准确度。

Description

热电偶零度补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种热电偶零度补偿装置。 

背景技术

在贵金属热电偶国家计量检定规程JJG141-2000里，对热电偶参考端的恒温提出了明确要求，即采用冰水混合物来确保热电偶的参考端为0℃。所有热电偶检定行业一般都采用这种方法。冰水混合物的温度虽然比较稳定，但冰在温度升高后容易融化，保存时间有限，并且冰水混合物的制作比较麻烦，需要专用的刨(碎)冰机和保温瓶(桶)，一般需每天制作。 

在廉金属热电偶国家计量检定规程JJG351-1996里，对热电偶参考端的恒温没有明确要求，一般采用环境温度自动补偿的方法，同类产品常用的有两种方法：一是用玻璃液体温度计测量环境温度，人工计算补偿电势值。另一种是在自动化测量系统中广泛采用的铂电阻测温法。 

经反复实验和测试，这两种方法带来的测量误差都比较大，一般都在±0.5℃以上。若环境温度波动大，温度补偿误差高达±2℃以上，将严重影响测量结果的真实性。因参考端温度自动补偿误差大引起的热电偶检定不合格，将造成巨大的经济损失。虽然目前具有0℃的恒温设备，但专用于检定标准或工业热电偶的零度补偿设备目前还是空白。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种专用于检定标准或工业热电偶的零度补偿装置，其结构简单，能够在很短的时间内使热电偶的参考端达到恒温0℃，并能够在温度出现波动后，快速、精确的对温度进行补偿，使热电偶的参考端的温度不因环境温度的波动而改变，保持在0℃。 

本实用新型的热电偶零度补偿装置，在恒温容器内具有热交换介质和控制热交换介质温度的调节装置，温度控制装置分别与调节装置和设于交换介质中的温度传感装置连接，温度传导单元的一端与导电性的温度补偿输出单元的一端连接于热交换介质中，各自的另一端分别连接有导电端子，所述的导电端子设于恒温容器上，在恒温容器的外壁与热交换介质之间具有绝热层。 

本实用新型的热电偶零度补偿装置是由温度控制装置自动进行PID调节来保证热交换介质的恒温，这种恒温方式可以使热交换介质恒温任意长的时间。绝热层的结构能够使减少热交换介质受周围环境温度的影响，也能够更节能，更有利于恒温。其中温度传感装置可以使用高精度、高稳定性和高灵敏性温度传感器，如常用的Pt100工业A级热电阻等，用于感应热交换介质的温度。控温仪表与恒温容器可以一体化安装，也可以分散安装。恒温容器上可 以设有预留孔，插入标准水银温度计、标准热电阻或热电偶等进行温度校准，预留孔的位置可以根据所选标准水银温度计、标准热电阻或热电偶的使用方法不同进行相应的设置，可以为恒温容器的上部或侧面，但若选择水银温度计，则只能为恒温容器的上部。温度控制装置可以使用夏门宇电公司的AI系列或其它国内外公司的类似仪表(准确度最高可达0.1级)及计算机或单片机系统对所接收到的温度进行显示和控制。温度传导单元用于与热电偶的参考端连接，将热电偶的参考端引至恒温容器内，这样，热电偶参考端的温度不再是其周围的环境温度，而恒温在0℃。导电性的温度补偿输出单元连接外部的温度测量仪器，如：吉时利2000型数字多用表等。温度传导单元和温度补偿输出单元还分别连接与设于恒温容器上的导电端子连接，导电端子由抗氧化、导电性好的金属材料构成。工作时由温度传感装置感应热交换介质的温度后，将信号传至温度控制装置，当热交换介质的温度升高后，温度控制装置控制调节装置进行制冷，使热交换介质维持在0℃。绝热层可以使恒温容器内的热交换介质受外界温度的影响尽量小，进一步保证热交换介质的恒温性。通过本实用新型的装置进行温度补偿的热电势误差≤±0.2℃，远小于目前的误差值，使得热电偶测温的准确性得到了大幅度提高。本实用新型的装置还可以根据不同使用情况，具有同分度号型或不同分度号(混合)型的功能以满足多种用途。 

在此基础上进一步的优选为，绝热层由石棉或绝热纤维构成。也可以由其它常见的绝热材料构成。 

为了使恒温容器内的热交换介质各部分都能够快速的达到均匀的温度，在恒温容器内设有均温装置，均温的方式可以为常见的各种形式，如搅拌、上下翻转、对流等。 

优选的，均温装置为风扇。风扇能够通过搅拌的方式使热交换介质的温度均匀，并且风扇的成本低廉。其形式可以为类似电脑上的微型风扇，也可以根据实际情况进行相应的设计。可以将风扇设于恒温容器容腔的底部，也可以设于恒温容器容腔的其它适合的地方。 

为了能够进行高精度的温度补偿，进一步的方案为温度传导单元为热电偶补偿导线、热电偶延长线或热电偶丝。热电偶补偿导线、热电偶延长线和热电偶丝对温度的变化都非常敏感，能够准确的反应出参考端和工作端的温度差。当对多支热电偶进行温度补偿时，温度传导单元和温度补偿输出单元在恒温容器内的连接点比较多，此时，将各连接点在尽可能小的圆周上均匀分布在温度传感装置测量端的同平面内，并在保证各连接点相互绝缘的前提下，采用适当的方式进行固定，将进一步提高各连接点间温度的均匀性。除此之外，也可以采用金属导管插入的方式，将用于温度补偿的金属材料插入金属导管内，但这种方式的温度补偿误差比前者要大。 

进一步的，温度补偿输出单元为金属线。温度补偿输出单元除了具有导电性外，还要与 外部的温度测量仪器或其它电信号测量仪连接，因此金属线可以作为优选的连接方式，可以使用常见的具有良好导电性的铜、铝、钢、铁、银等纯金属或其它合金作为连接的金属线。同时对温度补偿输出单元的金属线材料还应考虑恒温容器内的热交换介质对金属线的物理和化学性能方面的影响。 

优选的一种方案为，温度补偿输出单元为铜线。铜为常见金属，其成本低廉，导电和导热性能优良，在多种场合都得到了广泛的应用。为了使导电效果更佳，可以使用镀银的铜导线。 

一种进一步的方案为，热交换介质为液体或气体。液体可以为传热性能良好的非腐蚀性、环保的低粘度抗冻结的油或其他化学、生物制剂，优选为低粘度的油，常见的气体介质为空气，根据实际的应用应考虑空气中的湿度对导热性的影响。 

一种优选的方案为调节装置为半导体制冷装置。半导体制冷装置又叫做温差致冷或热电制冷器，广泛应用于各种领域和场合。半导体制冷装置不需制冷剂，具有无污染，无噪音，没有回转效应，制冷快速和安装简单等特点。为了简化结构的复杂性，制冷方式优选为风冷，也可以为水冷。 

通过测试显示，本实用新型的热电偶零度补偿装置结构简单，能够使热电偶参考端长久恒定在0℃，并且达到目标温度0℃并恒温的时间不超过半小时，是替代传统冰水混合物的理想产品。当周围温度出现变化时本实用新型的热电偶零度补偿装置能够快速、准确的进行温度热电势补偿，基本不受周围环境温度波动的影响，温度热电势补偿的误差≤±0.2℃，显著的提高了热电偶检定/校准或温度测量中的准确度，在环境温度恶劣的地方尤为适合。本实用新型的热电偶零度补偿装置还能够广泛应用于热电偶手动、热电偶全(半)自动单台和多台(群控)检定系统和高精度温度显示(控制)仪及记录仪的检定/校准中。 

以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。 

附图说明

图1是本实用新型热电偶零度补偿装置的结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示的本实用新型热电偶零度补偿装置，在恒温容器10内具有热交换介质2和控制热交换介质2温度的调节装置5，恒温容器10和热交换介质2之间具有由石棉或绝热纤维 构成的绝热层1。其中热交换介质2为低粘度油或空气，调节装置5为半导体制冷装置。所述的温度控制装置3分别与半导体制冷装置形式的调节装置5和设于交换介质2中的温度传感装置6连接。温度控制装置3可以使用夏门宇电公司的AI系列或其它国内外公司的类似仪表(测量准确度最高可达0.1级)及计算机或单片机系统对所接收到的温度进行显示和控制。温度传感装置6可以使用高精度、高稳定性和高灵敏性温度传感器，如常用的Pt100工业A级热电阻等，用于感应热交换介质的温度。温度控制装置3与恒温容器10可以一体化安装，也可以分散安装。温度传导单元7由高精度的同分度号的细直径的热电偶丝构成，温度补偿输出单元8由镀银铜线构成。温度传导单元7的一端与温度补偿输出单元8的一端连接于热交换介质2中，各自的另一端分别与设于恒温容器10上的抗氧化、导电性好的金属导电端子9连接。在恒温容器10的容腔底部与热交换介质2相接触的部位设有微型风扇形式的均温装置4，用于对热交换介质2进行搅拌而使热交换介质中的温度均匀。 

Claims (9)

1.热电偶零度补偿装置，其特征为在恒温容器(10)内具有热交换介质(2)和控制热交换介质(2)温度的调节装置(5)，温度控制装置(3)分别与调节装置(5)和设于交换介质(2)中的温度传感装置(6)连接，温度传导单元(7)的一端与导电性的温度补偿输出单元(8)的一端连接于热交换介质(2)中，各自的另一端分别连接有导电端子(9)，所述的导电端子(9)设于恒温容器(10)上，在恒温容器(10)的外壁与热交换介质(2)之间具有绝热层(1)。

2.如权利要求1所述的热电偶零度补偿装置，其特征为绝热层(1)由石棉或绝热纤维构成。

3.如权利要求1所述的热电偶零度补偿装置，其特征为在恒温容器(10)内设有均温装置(4)。

4.如权利要求3所述的热电偶零度补偿装置，其特征为均温装置(4)为风扇。

5.如权利要求1所述的热电偶零度补偿装置，其特征为温度传导单元(7)为热电偶补偿导线、热电偶延长线或热电偶丝。

6.如权利要求1所述的热电偶零度补偿装置，其特征为温度补偿输出单元(8)为金属线。

7.如权利要求6所述的热电偶零度补偿装置，其特征为温度补偿输出单元(8)为铜线。

8.如权利要求1至7之一所述的热电偶零度补偿装置，其特征为热交换介质(2)为液体或气体。

9.如权利要求1至7之一所述的热电偶零度补偿装置，其特征为调节装置(5)为半导体制冷装置。