​知识丨使用补偿导线的八个误区

热电偶测温

已选择补偿导线

为什么误差还存在？

文丨甜甜

编辑小 玉

审核任三多

在实际应用中，由于热电偶参考端的接线盒通常暴露在大气中，温度变化很大。如果不采取措施，接线盒中的温度既不能为零，也不能保持一定的温度恒定，导致测量误差。由于连接到热电偶的二次仪器（如显示器和记录仪），I/O插卡等都有环境温度补偿，可以补偿这些装置和热电偶的接线点(即仪表接线端)的温度t2.补偿。因此，关键是如何在热电偶的参考端温度t1.补偿。目前有恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等多种参考方式，但较常用的是补偿导线法。

常用补偿导线会出现哪些误区呢？接下来我们一探究竟：

各分度号的补偿导线只能与相同分度号的热电偶配用，否则可能会欠补偿或过补偿。

热电偶常用于100℃和200℃需要补偿的热电势值:

（表1）

当我们用K分度号度号补偿导线的补偿导线N分度号的热电偶会造成过度补偿，显示温度过高；相反，使用N分度号度号补偿导线的补偿导线K分度号的热电偶会造成欠赔偿，显示温度低。

热电偶和热电偶补偿导线正负极，极性不能反接。

经理论证明，使用热电偶补偿导线时，极性反向导致的误差约为无补偿导线时的两倍。

某化工厂更换现场热电偶后，温度测量值与实际温度偏差较大，有时高有时低。经仔细检查，发现热电偶与补偿导线极性正负相反，补偿导线接线调整后故障消除。

   热电偶和热电偶补偿导线可分为正负极。当补偿导线极性反接时，仪表显示值变化很大：

(1)补偿线极性反接后，当热电偶与补偿线连接处温度高于控制室温度时，仪表显示温度低于实际测量温度。

(2)补偿线极性反接后，当热电偶与补偿线连接处温度低于控制室温度时，仪表显示温度高于实际测量温度。

(3)补偿线极性反接后，当热电偶与补偿线连接处温度与控制室温度相同时，仪表显示温度与实际温度相同。

如何避免反转？有时可以根据补偿导线的材料、绝缘层和护套颜色来判断，但由于国内新旧标准，IEC标准的规定不同，往往很难准确判断补偿导线的分度号和极性。

较可靠、较常用的方法是方法，即将补偿导线的两端剥离绝缘层，将两根导线绞合在一起，制成热电偶的热端，放入沸水中。两根导线的另一端与直流电位差计连接（不应与动圈直读相连）mV表连接，由于测量时电流读数较低），将测量的热电位与表1进行比较，较接近的是补偿线的分度号，补偿线的极性可根据电位差计的正负极确定。

由于热电偶的参考端温度不一定是0℃，例如是20℃，测热电势低于参考端0℃热电势值。以某一不明度号的补偿导线为例，如参考端温度约为20℃，测量值如在3.928±0.150mV在范围内，可以判断补偿线的分度号是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普通级补偿导线分度号允差。

补偿导线仪表盘接线点位置不当，容易造成误差

众所周知，补偿导线只延长热电偶的参考端，起到移动参考端位置的作用。延伸后的参考端温度应恒定或配备有参考端温度自动补偿的装置，否则新参考端温度变化仍可能导致测量误差。

例如，在仪表板内接线时，由于常用的盘式显示器和记录仪本身因通电而发热，接线端子的温度高于仪表板接线端子的温度。当热电偶的补偿导线引入仪表板时，如果将其连接到仪表板的接线端子，而仪表板的接线端子与仪表接线端子之间的铜线连接，则上述温差会导致测量误差。因此，较好将补偿导线穿过仪表板的接线端子与仪表的接线端子直接连接。

补偿导线电阻选择不当，容易造成误差

对于早期配热电偶的动圈仪表，有5个Ω、15Ω当热电偶安装地点离动圈表较远时，或使用分度号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。

比如选择外接15Ω线路电阻E分度号动圈仪表时，补偿导线截面为1.0mm2、2.5mm2.相应单位长度线路电阻分别为1.25Ω/m和0.5Ω/m，补偿导线的较大允许长度仅为12m和30m。如果不注意设计，这个长度很容易超过，造成测量误差。

R、S分度号热电偶的补偿导线混合，容易造成误差

偶尔也叫铂铑-铂的热电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热电偶的热电位分别为18.849mV和16.777mV），而在低温段100℃两者基本一致（R、S分度号的热电势分别为0. 7mV和0. 6mV），200℃时稍有差别（R、S分度号的热电势分别为1.467mV和1.441mV），因此，目前国内市场R、S补偿导线的分度号是通用的。

如果通常在市场上购买S用于分度号补偿导线的补偿导线R分度号热电偶，100℃以下无误差，即使耐热补偿导线的极限温度为200℃，当热电偶的热端温度分别为600℃、1000℃、1300℃当时，误差只有2.5℃、2.2℃、2.0℃。

补偿型不同于延伸型补偿线，不能互用

K 分度号补偿导线有补偿型KC补偿导线和延伸型KX补偿导线，以下性能对照表可供实际选择参考。

双铂铑热电偶不需要使用补偿导线

在常用的热电偶中，分度号B双铂铑(铂铑30-铂铑6)热电偶是个例外。它没有特殊的补偿导线，或者换句话说，在实际应用中，一般不需要使用补偿导线。

双铂铑热电偶常用于13000~1600℃温度段的温度测量（≤1300℃铂铑-铂热电偶通常用于低温段，如1000℃热电势只有0.033mV，200℃热电势为0.178mV，与整个测温范围(0~1800℃）每100℃平均热电位为0.700mV相比之下，差别很大，所以即使不补偿，误差也很小。

例如，当热端温度为13000时℃和1600℃时，如参比端温度t1=100℃时，误差是±3.0℃，如t1=120℃时，误差是±5.0℃，使用普通补偿导线±5℃但值得注意的是，如t1=200℃可能会造成时间±16.3℃因此，对于双铂铑热电偶，虽然通常不使用补偿导线，但限制是参考端的温度t1≤120℃，否则将造成较大的误差。

镍钴-镍铝热电偶200℃以下热电势几乎为零，不需要补偿导线，而镍铁-镍铜热电偶为50℃以下热电势很小，在这个温度范围内不需要补偿导线。

铜线不能替代补偿线，容易产生误差

用铜线代替补偿线会有什么影响？看下面的例子:一个K如果测量点的温度为5000，则热电偶与铜线连接。℃，现场参考温度为40℃，显示表中的温度为30℃(表中示仪器的显示温度是多少？

根据热电偶均质导体定律，同一金属两端不会产生温差热电位，因此EAB（Tn，T0）=此时，显示仪器获得的总热电位计算如下：

EK=EK（500，40） EK（30，0）

=EK（500，0）-EK（40，0） EK（30，0）

=20. 4-1.612 1.203

=20.234 mV

此时仪表显示的温度为490.4℃，即仪表显示温度低于实际温度9.6℃。显然，用铜线代替补偿线会产生很大的测量误差，不能用铜线代替补偿线。