热电偶和温度变送器测量应用知识

将温度变送器和热电偶组合在一起，那么热电偶将升级为一体化温度变送器，热电偶冷端补偿精度将直接影响温度变送器测量结果和一体化温度变送器整体精度。本帖分享热电偶和温度变送器测量应用知识，方便大家正确选用温度变送器和一体化温度变送器。

热电偶测温原理
把两种不同材质的导体A和B焊接起来，如图1，当连接点(热端)的温度和导体另一端(冷端，亦称参比端)的温度不同时，会在冷端产生热电势。热电偶就是利用这一现象将温度量转换成电势量的温度传感器。

图1 热电偶示意图
如果热电偶的冷端温度保持恒定(比如为0℃)，则输出热电势和热端温度值成一一对应关系。温度变送器通过测量热电偶输出端的电势差，再将电势差转换成温度，从而实现温度测量。

热电偶冷端补偿
热电偶的输出热电势取决于热端和冷端之间的温度差，而在实际测量中，热电偶冷端的温度经常发生变化，如果不对这种变化进行补偿，即使热端的温度恒定不变，冷端的温度变化也会引起热电势的变化，使热电势不能真实反映热端的温度，从而引起测量误差。
冷端补偿原理如下：测量某热电偶热端温度为T1时（冷端温度为T2）的热电势V1，同时用温度传感器(如Pt100)测量冷端温度值T2，计算得温度T2时该热电偶的热电势V2(冷端温度为0℃)，则V1+V2是该热电偶为冷端温度为0℃时，热端温度T1时的电势值。

热电偶输入变送器的精度测量方法
由于涉及冷端补偿问题，有时不正确的测量往往认为温度变送器的精度超差。正确测量热电偶变送器的方法有两种：一种为精确测量法，另一种为实用测量法。

温度变送器精确测量法

图2 实验室温度变送器校准连线示意图
1、补偿导线采用与测量热电偶相对应的补偿导线；
2、用mV信号发生器模拟热电偶信号；
3、保持容器内为冰、水混合态，保证冷端温度为0℃。
根据热电偶分度表上对应的电势值，直接由毫伏信号发生器模拟热电偶输出信号送入温度变送器，测量温度变送器输出4-20mA电流信号，计算温度变送器的测量精度。
这种测量方法可消除测量过程中冷端温度变化引起的测量误差，但补偿导线本身误差引起的测量误差还是无法消除。这种方法一般在试验室测量中应用。

温度变送器实用测量法

图3   温度变送器校准实用连线示意图
在输入端放置一个温度计，测得冷端温度值，由分度表查得此温度电势值ECJ，再根据热电偶分度表的电势值 E0，由mV信号发生器模拟输出(E0 - ECJ)值，即模拟热电偶的输出，测量温度变送器输出4-20mA电流信号，计算温度变送器的测量精度，这种方法还存在着环境温度变化和温度计测量冷端温度误差两个方面，无法消除，会带来测量误差。