一、概述

由熱(rè)電偶的(de)測溫原理(lǐ)可(kě)知，熱(rè)電偶産生的(de)熱(rè)電勢與熱(rè)端（又稱測量端）、參比端（又稱冷(lěng)端）的(de)熱(rè)電勢有關，隻有參比端溫度t1 爲零或恒定不變，熱(rè)電勢才是熱(rè)端溫度的(de)單值函數（見圖1）。如果不補償的(de)話(huà)，則熱(rè)電偶的(de)參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的(de)溫差t1-t2越大(dà)，測量誤差也(yě)越大(dà)。由于大(dà)多(duō)數熱(rè)電偶的(de)熱(rè)電勢與溫度的(de)關系近似線性，所以造成的(de)測量誤差大(dà)緻等于上述溫差。以K 分(fēn)度号的(de)鎳鉻-鎳矽熱(rè)電偶爲例，當t1=50℃，t2=20℃時(shí)，如熱(rè)端溫度爲1000℃，則顯示溫度僅969℃，誤差達31℃。

實際應用(yòng)時(shí)，由于熱(rè)電偶參比端的(de)接線盒通(tōng)常暴露在大(dà)氣中，溫度變化(huà)較大(dà)，如不采取措施，接線盒内溫度既不可(kě)能爲零，也(yě)不可(kě)能保持某個(gè)溫度恒定不變，由此引起測量誤差。由于與熱(rè)電偶相連的(de)二次儀表（如顯示器、記錄儀）、I/O插卡等均帶環境溫度補償，可(kě)對(duì)這(zhè)些裝置與熱(rè)電偶的(de)接線點（即儀表接線端）溫度t2進行補償。由此可(kě)見，關鍵是如何對(duì)熱(rè)電偶的(de)參比端溫度t1 進行補償。目前有多(duō)種參比端補償方法，如恒溫法、補償電橋法、補償熱(rè)電偶法、補償導線法等，但最常用(yòng)的(de)就是補償導線法。

本文首先叙述補償導線的(de)原理(lǐ)和(hé)分(fēn)類，然後介紹補償導線應用(yòng)中通(tōng)常需要了(le)解的(de)幾個(gè)問題。

二、補償導線的(de)工作原理(lǐ)及分(fēn)類

1、補償導線的(de)工作原理(lǐ)

在一定溫度範圍内，熱(rè)電性能與熱(rè)電偶熱(rè)電性能很相近的(de)導線稱爲熱(rè)電偶的(de)補償導線。

按熱(rè)電偶中間溫度定則，熱(rè)電偶測溫回路的(de)總電勢值隻與熱(rè)端和(hé)參比端的(de)溫度有關，而不受中間溫度變化(huà)的(de)影(yǐng)響，所以可(kě)用(yòng)與熱(rè)電偶材料相匹配的(de)補償導線來(lái)代替需要延伸的(de)貴重熱(rè)電偶材料，将參比端由熱(rè)電偶接線盒延伸到儀表接線端，由補償導線對(duì)原參比端溫度進行補償。

補償導線除了(le)可(kě)減少測量誤差外，還(hái)有以下(xià)優點：可(kě)改善熱(rè)電偶測溫線路的(de)物(wù)理(lǐ)性能和(hé)機械性能，如采用(yòng)多(duō)股線芯或小直徑補償導線可(kě)提高(gāo)線路的(de)柔韌性，使連接方便，也(yě)易于屏蔽外界幹擾；可(kě)降低測量線路成本。

2、補償導線的(de)分(fēn)類

從原理(lǐ)上分(fēn)延長(cháng)型和(hé)補償型，延長(cháng)型其合金絲的(de)名義化(huà)學成分(fēn)與配用(yòng)的(de)熱(rè)電偶相同，因而熱(rè)電勢也(yě)相同，在型号中以'X'表示，補償型其合金絲名義化(huà)學成分(fēn)與配用(yòng)的(de)熱(rè)電偶不同，但在其工作溫度範圍内，熱(rè)電勢與所配用(yòng)熱(rè)電偶的(de)熱(rè)電勢标稱值相近，在型号中以'C'表示。

從補償精度分(fēn)普通(tōng)級和(hé)精密級，精密級補償後的(de)誤差大(dà)體上隻有普通(tōng)級的(de)一半，通(tōng)常用(yòng)在測量精度要求較高(gāo)的(de)地方。如S、R分(fēn)度号的(de)補償導線，精密級的(de)允差爲±2.5℃,普通(tōng)級的(de)允差爲±5.0℃;K 、N分(fēn)度号的(de)補償導線，精密級的(de)允差爲±1.5℃,普通(tōng)級的(de)允差爲±2.5℃。在型号中普通(tōng)級的(de)不标，精密級的(de)加'S'表示。

從工作溫度分(fēn)一般用(yòng)和(hé)耐熱(rè)用(yòng)，一般用(yòng)工作溫度爲0 ~ 100℃（少數爲0 ~ 70℃）;耐熱(rè)用(yòng)工作溫度爲0 ~ 200℃。

此外，可(kě)以線芯多(duō)少分(fēn)爲單股和(hé)多(duō)芯（軟線）補償導線，以是否帶屏蔽層分(fēn)爲普通(tōng)型和(hé)屏蔽型補償導線，還(hái)有專用(yòng)于防爆場(chǎng)合的(de)本質安全電路用(yòng)的(de)補償導線。

三、應用(yòng)中的(de)幾個(gè)問題

1、補償導線與熱(rè)電偶的(de)匹配

各種分(fēn)度号的(de)補償導線隻能與相同分(fēn)度号的(de)熱(rè)電偶配用(yòng)，否則可(kě)能欠補償或過補償，常用(yòng)熱(rè)電偶在100℃和(hé)200℃時(shí)需補償的(de)熱(rè)電勢值見表1：

表1 常用(yòng)熱(rè)電偶在100℃和(hé)200℃時(shí)的(de)熱(rè)電勢值

當我們用(yòng)K分(fēn)度号的(de)補償導線配用(yòng)N分(fēn)度号的(de)熱(rè)電偶，将造成過補償，顯示溫度偏高(gāo)；反之，用(yòng)N分(fēn)度号的(de)補償導線配用(yòng)K分(fēn)度号的(de)熱(rè)電偶，将造成欠補償，顯示溫度偏低。

2、補償導線分(fēn)度号和(hé)極性的(de)判斷

有時(shí)可(kě)根據資料所列補償導線的(de)材料、絕緣層及護套顔色判斷，但由于國内新舊(jiù)标準、IEC标準的(de)規定有差異，用(yòng)這(zhè)個(gè)方法對(duì)補償導線的(de)分(fēn)度号和(hé)極性常常難以準确判斷。

最可(kě)靠最常用(yòng)的(de)方法是測試法，就是将補償導線的(de)兩端剝去絕緣層，把兩根導線絞合在一起制成熱(rè)電偶的(de)熱(rè)端，放到沸騰的(de)水(shuǐ)中，兩根導線的(de)另一端與直流電位差計相連（不應該與動圈式直讀mV 表相連，因測量時(shí)取電流其讀數偏低），将測得(de)的(de)熱(rè)電勢與表1比較，與之最接近的(de)即爲補償導線的(de)分(fēn)度号，根據電位差計的(de)正負極可(kě)确定補償導線的(de)極性。由于測試時(shí)由補償導線構成的(de)熱(rè)電偶的(de)參比端溫度不一定是0℃，例如是20℃，則所測熱(rè)電勢低于參比端爲0℃的(de)熱(rè)電勢值。以某種不明(míng)分(fēn)度号的(de)補償導線爲例，如參比端溫度約20℃，測量值如在3.928±0.150mV範圍内，則可(kě)判斷這(zhè)種補償導線的(de)分(fēn)度号是K。3.928是K分(fēn)度号熱(rè)電偶100℃和(hé)20℃時(shí)熱(rè)電勢的(de)差值，0.150是K分(fēn)度号普通(tōng)級補償導線的(de)允差。

3、補償導線儀表盤接線點的(de)位置

我們知道，補償導線隻是把熱(rè)電偶的(de)參比端延長(cháng)，起到移動參比端位置的(de)作用(yòng)，延伸後的(de)參比端溫度應當恒定或配用(yòng)本身具有參比端溫度自動補償的(de)裝置，否則仍可(kě)能因新的(de)參比端溫度變化(huà)引起測量誤差。

比如在儀表盤内接線時(shí)，由于常用(yòng)盤裝顯示器、記錄儀本身因通(tōng)電而發熱(rè)，使其接線端子處的(de)溫度高(gāo)于儀表盤接線端子處的(de)溫度。當熱(rè)電偶的(de)補償導線引進儀表盤後，如果将其接到儀表盤的(de)接線端子上，而儀表盤的(de)接線端子與儀表接線端子間用(yòng)銅線連接，則因上述溫差存在将造成測量誤差。所以最好将補償導線跨過儀表盤的(de)接線端子直接與儀表的(de)接線端子相連。

4、補償導線的(de)線路電阻

對(duì)早期配熱(rè)電偶的(de)動圈式儀表來(lái)說，有5Ω、15Ω兩種線路電阻的(de)要求，當熱(rè)電偶安裝地點離動圈表較遠(yuǎn)時(shí)，或采用(yòng)分(fēn)度号K、N、E、J、T等包含有銅鎳材料的(de)補償導線時(shí)，其線路電阻較大(dà)，選用(yòng)時(shí)要注意選較大(dà)截面的(de)補償導線。比如選用(yòng)外接15 Ω線路電阻 E分(fēn)度号的(de)動圈式儀表時(shí)，其配用(yòng)的(de)補償導線截面爲1.0 mm2、2.5 mm2 ，而對(duì)應的(de)單位長(cháng)度線路電阻分(fēn)别爲 1.25Ω/m和(hé) 0.5Ω/m， 則補償導線的(de)最大(dà)允許長(cháng)度僅爲 12 m和(hé) 30 m。設計時(shí)如不留心，這(zhè)個(gè)長(cháng)度很容易超過，造成測量誤差。

5、R、S分(fēn)度号熱(rè)電偶的(de)補償導線

同稱爲鉑铑-鉑的(de)熱(rè)電偶有R、S兩種分(fēn)度号，分(fēn)别代表鉑铑13-鉑和(hé)鉑铑10-鉑熱(rè)電偶，前者在國内應用(yòng)較少， 但其熱(rè)電勢較大(dà)（1600℃時(shí)R、S分(fēn)度熱(rè)電偶的(de)熱(rè)電勢分(fēn)别爲18.849mV和(hé)16.777 mV），而在低溫段 100℃ 時(shí)兩者基本一緻（R、S 分(fēn)度)