CN202382875U - 一种热电偶冷端补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热电偶冷端补偿装置，热电偶与导线接点处增加两支电阻型测温PT100，并使用高温导线连接到仪表上。既解决了热电偶冷端变化也可以正常测温的问题，也有效地避免了高温下补偿导线无法使用的情况，能广泛适用于温度测量技术领域。

Description

一种热电偶冷端补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种温度测量装置，尤其是涉及一种热电偶冷端补偿装置。

背景技术

温度测量应用中有多种类型的变送器，热电偶是最常用的一种，可广泛用于汽车、家庭等领域。与RTD、电热调节器、温度检测集成电路(IC)相比，热电偶能够检测更宽的温度范围，具有较高的性价比。另外，热电偶的牢固、可靠性和快速响应时间使其成为各种工作环境下的首要选择。

当然，热电偶在温度测量中也存在一些缺陷，例如，线性特性较差。虽然它们与RTD、温度传感器IC相比可以测量更宽的温度范围，但线性度却大打折扣。除此之外，RTD和温度传感器IC可以提供更高的灵敏度和精度，可理想用于精确测量系统。热电偶信号电平很低，常常需要放大或高分辨率数据转换器进行处理。

如果排除上述问题，热电偶的低价位、易使用、宽温度范围使其得到广泛使用热电偶是差分温度测量器件，由两段不同的金属/合金线构成，一段用作正端，另一段用作负端。K、S、R、B为四种最常用的热电偶类型，每种热电偶在其规定的温度范围内具有独特的热电特性。

如图1所示，常见的热电偶配置由两条线连接在一端，每条线的开路端与铜恒温线连接，是一种最常见的热电偶应用。该配置中引入了第三种金属(中间金属)和两个额外的节点。本例中，每个开路端与铜线电气连接，这些连线为系统增加了两个额外节点，只要这两个节点温度相同，中间金属(铜)不会影响输出电压。这种配置允许热电偶在没有独立参考结点的条件下使用。VOUT仍然是热端与冷端温度之差的函数，与Seebeck系数有关。然而，由于热电偶测量的是温度差，为了确定热端的实际温度，冷端温度必须是已知的。

冷端温度为0℃(冰点)时是一种最简单的情况，如果T_C＝0℃，则V_OUT＝V_H。这种情况下，热端测量电压是结点温度的直接转换值。美国国家标准局(NBS)提供了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应关系的查找表。所有数据均基于0℃冷端温度。利用冰点作为参考点，通过查找适当表格中的V_H可以确定热端温度。

在热电偶应用初期，冰点被当作热电偶的标准参考点，但在大多数应用中获得一个冰点参考温度不太现实。如果冷端温度不是0℃，那么，为了确定实际热端温度必须已知冷端温度。考虑到非零冷端温度的电压，必需对热电偶输出电压进行补偿，即所谓的冷端补偿。

热电偶材料一般都比较贵重，特别是采用贵金属时，而测温点到仪表距离都很远，节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶冷端(自由端)延伸到温度比较稳定控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线作用只起延伸热电极，使热电偶冷端移动到控制室仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温影响，不起补偿作用。，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温影响。

使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端温度不能超过100℃。这使得补偿导线的使用受到了很大的限制，对于高温环境更是无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种热电偶冷端补偿装置，既解决了热电偶冷端变化也可以正常测温的问题，也有效地避免了高温下补偿导线无法使用的情况，本实用新型的技术方案如下：

一种热电偶冷端补偿装置，热电偶与导线接点处增加两支电阻型测温PT100，PT100的焊接点与高温导线连接并延伸到仪表上。

进一步优选，所述两支电阻型测温PT100，一支为主控PT100(1)，另一支为副控PT100(2)，两支PT100都放置在近电路板的中心位置。

进一步优选，设有PCB电路板固定孔4，PCB电路板8与陶瓷板6之间用不锈钢螺丝通过螺丝孔7连接。

进一步优选，设有装置跟外界的安装孔5。

进一步优选，设有高温线穿过的穿线孔3，起到固定的作用。

本实用新型通过数据换算和查找对应温度表计算出热点的准确温度。

本实用新型与现有技术相比其有益效果：

本实用新型冷端的温度采用两支PT100的平均值，这样既保证了温度的精确性，还可以防止因PT100损坏而出现测量偏差，当两支PT100数值偏差过大时可以及时检修，使用高温导线进行连接减少了因长时间高温对导线老化的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的纵向剖面图；

图3为本实用新型的横向剖面图。

具体实施方式

参照图1，一种热电偶冷端补偿装置，热电偶与导线接点处增加两支电阻型测温PT100，并使用高温导线连接到仪表上。所述两支电阻型测温PT100，一支为主控PT100，另一支为副控PT100，两支PT100都放置在近电路板的中心位置，是为了更准确的测量热电偶冷端的温度，PT100通过高温导线连接的仪表上，根据其电阻值的不同可通过国标值表查出冷端节点的温度，图1中L+S+C+BC+BL+BS+BC+B为热点偶的正极冷端接点，L-S-C-BC-BL-BS-BC-B为热点偶的负极冷端接点，(S+S-)(C+C-)(BL+BL-)(BS+BS-)(BC+BC-)为六根不同的热电偶，(BC+BC-)与(BC+B BC-B)为同一只热电偶，为方便接线而通过电路板引出的接线端，PT+PT-为PT100的焊接点，焊接点与高温导线连接并延伸到仪表上，PCB-2孔是PCB电路板与陶瓷板之间固定用的PCB电路板固定孔4，通过螺丝孔7两者用M4不锈钢螺丝连接。BWH-1 BWH-2为装置跟外界的安装孔5。下面的穿线孔3为高温线的穿过孔，起到固定的作用。

参照图2，主要展示了PCB电路板8与陶瓷板6之间的连接，瓷板设计了凹槽来固定M4的不锈钢螺丝帽，与热偶冷端接的的M4不锈钢螺丝一起来固定热偶接头，同时PCB电路板8与陶瓷板6之间也是通过底部凹槽的M4不锈钢螺丝帽与螺丝固定在一起了。

参照图3，是从侧面展示出各个冷端固定用的M4不锈钢螺丝帽和M4不锈钢螺丝的位置。

本实用新型装置的使用过程中的注意事项：

1.本实用新型装置主要用于热电偶与仪表的连接，但要求仪表必须具备PT100的计算补偿功能，

2.PCB电路板的耐温也有要求，固本装置的使用条件不可超过电路板的耐温极限。

3.本装置一般用在变温环境中，由于物体本身存在热胀冷缩的特性，固在使用一段时间后要及时检查螺丝是否有松动，防止因螺丝松动出现故障。

通过数据换算和查找对应温度表计算出热点的准确温度。

首先通过模数转换，可以直接求出热偶的热端电压为E_AB(t，t0)，以及利用Pt100测量的冷端温度为t0℃。

利用得到的室温值，通过反查热电偶温度表得出了相应的冷端电压补偿值E_AB(t0，0)；

根据热偶的中间温度定律：

E_AB(t，0)＝E(t，t0)+E_AB(t0，0)

求出E_AB(t，0)，通过查热偶表如表1所示，得到精确的温度。

表1

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种热电偶冷端补偿装置，其特征在于，热电偶与导线接点处增加两支电阻型测温PT100，PT100的焊接点与高温导线连接并延伸到仪表上。

2.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿装置，其特征在于，所述两支电阻型测温PT100，一支为主控PT100(1)，另一支为副控PT100(2)，两支PT100都放置在近电路板的中心位置。

3.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿装置，其特征在于，设有PCB电路板固定孔(4)，PCB电路板(8)与陶瓷板(6)之间用不锈钢螺丝通过螺丝孔(7)连接。

4.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿装置，其特征在于，设有装置跟外界的安装孔(5)。

5.根据权利要求1所述的热电偶冷端补偿装置，其特征在于，设有高温线穿过的穿线孔(3)。

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