K热电偶冷端温度补偿实验
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法1. 引言1.1 热电偶冷端温度热敏电阻补偿法的定义热电偶冷端温度热敏电阻补偿法是一种在热电偶测温过程中常用的方法。
热敏电阻通过其对温度的敏感性，可以帮助补偿热电偶冷端温度引起的误差，从而提高测量精度。
这种补偿法可以有效地消除热电偶测温中由于冷端温度变化引起的测量误差，使得测量结果更加准确可靠。
通过合理选择和配置热敏电阻，结合适当的补偿算法，可以实现热电偶测温系统的自动补偿，提高系统的稳定性和准确性。
热电偶冷端温度热敏电阻补偿法在工业控制领域有着广泛的应用，可以应用于各种温度测量场合，为工业生产提供了重要的技术支持。
通过深入研究和优化，热电偶冷端温度热敏电阻补偿法有望在未来发展中发挥更大的作用，为实现智能化、自动化的工业控制系统提供更好的解决方案。
1.2 热电偶原理简介热电偶是一种常用的温度测量传感器，原理是利用两种不同材料的导体连接起来，当两种导体的接触处温度发生变化时，会产生热电势差，通过测量这个热电势差来推算温度。
热电偶的工作原理基于热电效应，即在两种不同材料接触处会产生电动势。
热电偶的优点在于其响应速度快、测量范围广、结构简单、成本低廉等特点，因此在工业领域被广泛应用于温度测量。
但是热电偶在测量过程中存在着一些误差，其中主要的一个误差源就是热电偶冷端的温度影响。
为了解决热电偶冷端温度对测量结果的影响，常常使用热敏电阻补偿法。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，可以根据热敏电阻的变化来补偿热电偶冷端温度的影响，从而提高测量精度。
热电偶原理简单易懂，结构简单且稳定，广泛应用于工业领域的温度测量中。
通过热敏电阻补偿法，可以进一步提高热电偶的测量精度，使得其在工业自动化控制中发挥更大的作用。
2. 正文2.1 热敏电阻的原理及特性热敏电阻是一种温度敏感元件，其电阻值随温度的变化而变化。
其原理是在一定温度范围内，热敏电阻的电阻值与温度呈线性关系。
通常热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小，反之亦然。
K型热电偶的温度控制实验
K型热电偶的温度控制实验一、实验目的了解K型热电偶的特性与应用。
二、实验所用单元加热源、K型热电偶（温度控制用）、K型热电偶（测量用）、温度控制单位、温度传感器实验板、数字电压表、万用表（自备）三、实验原理及电路当两种不同的金属组成回路，如二个接点处的温度不同，在回路中就会产生热电势，这就是热电效应。
温度高的接点称为工作端，置于被测温度场，温度低的接点称为冷端（或自由端），冷端的温度为恒温，一般为室温或补偿后的0℃或25℃。
热电偶实验原理图如图24-1所示。
K型热电偶接至差动放大器的输入端，经放大后输出电压由数字电压表显示。
图24-1 K型热电偶温度控制实验原理图四、实验步骤1、仔细阅读附录中的“温度控制仪表操作说明”，学会基本参数设定。
2、将温度控制用的热电偶插入加热源的一个传感器安置孔中，热电偶自由端引线插入面板中的热电偶插孔中，红线为正极。
3、将加热源的两根电源线与面板上的AC16V电源插孔相连。
4、将E、G两端短接并接地，接通电源，调节RP3使OUT2为零，然后断开E、G之间的短接线。
5、按照图24-1进行接线，测量用的K型热电偶放入加热源的另一个插孔中，两根引出线接至电路板上E、G两端，注意引出线带红色套管或红色斜线的为正极，接至E端。
6、设定温度控制仪的给定值为50℃，接通加热开关，等待温度稳定时，调节Rw2使数字电压表指示值为K型热电偶50℃下分度值的100倍，以便读数（K 型热电偶50℃时的分度值为2.022mV），重新设定温度给定值为52℃，等待温度稳定时记录下数字电压表读数，重复进行以上步骤，温度给定值每次增加2℃，将实验结果记入下表中。
表24-1五、实验报告根据表24-1的实验结果，画出K型热电偶的特性曲线，并计算K型热电偶的非线性误差。
热电偶测温度实验
四、实验步骤-实验电路清零
四、实验步骤-温度测量
1、电路清零完毕后，去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电 偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电 偶的蓝色接线端子接地（如果没有蓝色的，黑色接地）。
四、实验步骤-温度测量
2、在温度控制仪上设定温度值为20、30、40℃+n△t，△t=5℃， n=0……7，打开温度源开关，当PV显示窗口显示的值为设定的 温度值的时候，读取并记录电压表上的电压值V（T,T0） ，并记 录到表1中。 3、查E型热电偶分度表，得到每个设定温度值下的E（T,0）， 通过公式K= V（T,T0）/ E（T,0）确定每个温度下的放大倍数， 并取平均值，以平均放大倍数作为整个过程的放大倍数,然后确 定E(T,T0)= V（T,T0）/ K 。 4、确定放大倍数后，通过公式：E(T,0)=E(T,T0)+E(T0, 0)确 定最终的E(T,0)，对照E型分度表，得到对应的温度T。
四、实验步骤-冷端温度补偿
四、实验步骤-实验电路清零
1、去掉温控仪上“热电偶”接口的连线，在温度控制仪上控 制方式选为内控方式，将K、E型热电偶插到温度源的插孔中， K型的自由端接到温度控制仪上标有“热电偶”字样的插孔中。 2、从主控箱上将±15V电压、地接到温度传感器模块上，将 温度源电源接到温度控制仪相应插口处。将R5、R6两端短接 同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数 显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显 表显示为零。（注意：在这一过程中切勿打开温度源的开关）
四、实验步骤-测量
表1 E型热电偶电势与温度数据
实验结束，关闭所有电源，拆线，整理实验仪器。 实验报告于下星期五（12月14号）之前交到先进制造大 楼西楼D314
k型热电偶冷端补偿方案
k型热电偶冷端补偿方案热电偶是一种常用的温度检测设备，广泛应用于工业和科学领域。
它由两种不同材料的金属导线组成，通过两端的温度差异产生的热电势来测量温度。
然而，热电偶的冷端温度并非始终恒定，这就需要我们采取相应的补偿方案来保证测量结果的准确性。
为了解决冷端温度变化对热电偶测量的影响，我们可以采用冷端补偿方法。
冷端补偿方案旨在通过一系列措施来抵消冷端温度的变化，从而提高测量的准确性和稳定性。
1. 环境隔离首先，我们可以采取环境隔离的措施。
将热电偶的冷端与环境隔离，避免外部环境因素对冷端温度的影响。
可以采用保温材料或者将冷端放置于恒温腔内来实现环境隔离。
2. 温度补偿电路其次，我们可以引入温度补偿电路。
通过测量冷端温度，然后根据温度变化来调整输出的热电势，以实现对冷端温度的补偿。
这可以通过添加电路元件、传感器和控制器等来实现。
3. 使用冷端补偿导线另外，选用适当的冷端补偿导线也是一种有效的补偿方案。
冷端补偿导线与热电偶连接，可以通过导线自身的材料特性来对冷端温度进行补偿。
而K型热电偶常使用镍铝和铜作为导线材料，所以选用相应的冷端补偿导线能够有效抵消冷端温度的变化。
4. 系统校准最后，对热电偶系统进行定期的校准也是非常重要的。
通过与已知温度进行比对，对热电偶系统进行误差校正。
校准可以帮助我们了解系统的准确性，并及时调整补偿方案，以保证测量结果的准确性。
总结起来，k型热电偶冷端补偿方案包括环境隔离、温度补偿电路、冷端补偿导线和系统校准等方面。
通过综合应用这些补偿方案，我们可以有效抵消冷端温度的变化对热电偶测量的影响，提高温度测量的准确性和稳定性。
注：本文所述的k型热电偶补偿方案仅供参考，具体应根据实际需求和情况灵活应用。
传感器与检测技术：热电偶冷端温度补偿
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01
热电偶冷端温度补偿
补偿方法 （1）补偿导线法 （2）热电偶冷端温度恒温法 （3）公式修正法 （4）显示仪表的机械零点调整法（已淘汰） （5）补偿装置法
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热电偶冷端温度补偿
１.补偿导线法
组成：补偿导线合金丝、绝缘层、屏蔽层和护套。
作用：实现了冷端迁移，延长热电偶冷端 降低了电路成本。
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01
线性插值法反查K型热电偶分度表 T=701.5℃
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01
热电偶冷端温度补偿
案例
用K型热电偶测量温度时，其仪表指示为520℃，而冷端温度为25℃，则实际温度 为545℃，对吗？为什么？正确值为多少？
解：不对。其仪表指示为520℃，是认为冷端为0℃测量，而实际测量时冷端温度 为25℃，没有进行冷端温度补偿。
提问：请说出你的实 验桌上热电偶与补偿 导线的型号，及正负 极？
＋＋ ＋
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01
热电偶冷端温度补偿
２.热电偶冷端温度恒温法
适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。
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01
热电偶冷端温度补偿
3.公式修正法
在实际应用中，热电偶的冷端往往不是０℃，而是环境温度，这时测 量出的回路热电势要小，因此必须加上环境温度与冰点之间温差所产 生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。
注：补偿装置做入卡件或数字显示仪表中。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由计算机系统的输入卡件或数字仪表的输入电路来处理并转换成数字 信号经接口送入计算机，并采集卡件处温度t0进行补偿处理后再显示或控 制。
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热电偶测温系统
基本测温系统 热电偶+补偿导线+模拟显示仪表（机械调零） 热电偶+补偿导线+数字显示仪表（自带冷端温度补偿）
热电偶冷端温度补偿
热电偶冷端温度补偿1. 前言热电偶是一种常用的温度测量装置，它基于热电效应，可以将温度转换为电压信号。
然而，热电偶的测量结果会受到环境温度的影响，特别是在长距离传输信号时，冷端温度变化会引起测量误差。
为了解决这个问题，需要进行冷端温度的补偿。
2. 冷端温度补偿原理冷端温度补偿的目的是根据冷端温度的变化，调整热电偶的电压输出，从而减小温度测量误差。
冷端温度补偿的原理如下：•热电偶的冷端与参考温度点（通常是室温）之间通过一个温度传感器（通常是一个热敏电阻）连接。
•当冷端温度发生变化时，温度传感器会检测到这一变化，并将信号传递给补偿电路。
•补偿电路会根据传感器信号，调整热电偶的电压输出，使其与实际温度保持一致。
•经过冷端温度补偿后，热电偶的测量结果将更加准确可靠。
3. 冷端温度补偿方法冷端温度补偿方法主要分为两种：硬件补偿和软件补偿。
3.1 硬件补偿硬件补偿是通过调整热电偶电路中的元件来实现的。
常见的硬件补偿方法有：•冷端温度检测电路：在热电偶的冷端连接一个温度传感器（如热敏电阻），通过测量这个温度传感器的阻值变化，来反馈冷端温度的变化。
•补偿电路：根据冷端温度的反馈信号，通过补偿电路来调整热电偶的电压输出，使其与实际温度保持一致。
硬件补偿可以在热电偶的电路中嵌入，从而实现自动的温度补偿。
这种方法在工业控制系统中广泛应用，可以提高温度测量的精度和稳定性。
3.2 软件补偿软件补偿是通过将热电偶的电压输出和冷端温度的关系建立数学模型，并通过计算机算法来实现的。
常见的软件补偿方法有：•温度补偿表法：通过实验获取不同温度下的电压输出和冷端温度的关系数据，建立一个温度补偿表。
在实际应用中，通过查表的方式来补偿热电偶的电压输出。
•线性插值法：在温度补偿表的基础上，采用线性插值算法，将补偿表中的有限数据点扩展为一个连续的补偿曲线。
通过插值算法，可以实现对任意温度下的热电偶电压输出进行补偿。
软件补偿方法需要在计算机或控制器中实现相应的算法和补偿表，可以动态地进行温度补偿。
基于提高热工测量准确度之K型热电偶校验的调整方案
基于提高热工测■准确度之K型热电偶校验的调整方案在计量范畴，不同的科技和生产领域，有不同的测量项目及测量特点，热工测量是指在热工过程中对各种热工参数的测量，包括温度、压力、流量、物位等热工参数的测量。
热工测量仪表在测量时，在大多数情况下，不能直接测量参数，一般总是借助于一些物质的物理、化学性质的关联性把测量参数转变为其他方便测量的相关量，以便间接测量出被测参数的大小和數值。
热电偶温度表是在热工测量中应用最广泛的一种温度电测仪表，通常是由热电偶、热电偶冷端温度补偿(或元件)和显示仪表三部分组成。
三者之间要用导线连接起来，完成温度的测量。
下面以K型热电偶温度表为例，说明在温度测量中，应采取什么措施来保证测量结果的准确度。
1K型热电偶温度的特性K型热电偶温度表是以热电效应为基础的测温仪表。
K型热电偶丝直径一般为1.2〜4.0mm。
正极(KP)的名义化学成分为:Ni： C「二90：10,负极(KN)的名义化学成分为：Ni： Si二97： 3,其测量温度为- 200〜1300C°o它的特点是：结构简单，使用方便，测量范围广，测温准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产和科研领域中应用极为普遍。
K型热电偶具有灵敏度高，稳定性和均匀性较好，线性度好，热电动势较大，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中，广泛为用户所采用。
2K型热电偶的测温原理2.1热电效应。
K型热电偶的测温原理是基于热电效应，即是通过把两根不同的导体或半导体线状材料A和B组成一闭合回路，闭合回路中有两个结点，测量时分别置于不同的温度场中，回路中就会产生一个电势, 该电势的方向和大小与导体的材料及两个结点的温度有关，也称■塞贝克效应”。
两种导体组成的闭合回路称为•热电偶”；两条线状导体A、B就称为热电极，或称为热电偶丝，产生的电势称为•热电势”；热电偶的两个结点分别是工作端和自由端：其中测量时置于被测温度为t 处的一个焊接结点，习惯上称为工作端或热端；另一个结点测量时置于被测对象之外为to的环境中称为自由端或冷端，o热电势则是由两部分组成，一部分是两种导体的接触电势，另一部分是单一导体的温差热电势。
K型热电偶温度特性实验报告
实验数据
升温
温度 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 电压 -2.7mV -4mV -7mV -9mV -12mV -12mV
降温
温度 40℃
35℃
30℃
25℃
20℃
电压 -10mV -5mV -2mV 1mV
2mV
六、注意事项 实验过程中温度计示数大于 42℃时，应马上拆掉 加热电源。
K 型热电偶温度特性实验报告
一、实验目的 了解 K 型热电偶的特性与应
用。 二、实验仪器 加热器、K 型热电偶、差动放大器，电压放大器、电压/频率显示表、水银温度计、直流稳压电源
（2~20V） 三、实验原理 热电偶传感器的工作原理 热电偶是一种使用最多的温度传感器，它的原理是基于 1821 年发现的塞 贝克效应，即两种不同的导体
（1）均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积和长度如何，也不论各处的温度分布如何，都不
能产生热电势。
（2）中间导体定律 用两种金属导体 A，B 组成热电偶测量时，在测温回路中必须通过连接导线接入仪表测量温差电势 EAB （T，T0），而这些导体材料和热电偶导体 A，B 的材料往往并不相同。在这种引入了中间导体的情况 下，回 路中的温差电势是否发生变化呢？ 热电偶中间导体定律指出：在热电偶回路中，只要中间导体 C 两端温度 相同，那么接入中间导体 C 对热电偶回路总热电势 EAB（T，T0）没有影响。 （3）中间温度定律
（b），并规定在冷端，当电流由 A 流向 B 时，称 A 为正极，B 为负极。实验表明，当 ET 较小时，热电势 ET
与温度差（T-T0）成正比，即
ET=SAB（T-T0）
（热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材
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实验一K型热电偶冷端温度补偿实验
一、实验目的：
了解热电偶冷端温度补偿器的原理与补偿方法。
二、需用器件与单元：
主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0~24V电源、15V直流稳压电源；
温度源、Pt100热电阻（温度控制传感器）、K热电偶（温度特性实验传感器）、温度传感器实验模板；压力传感器实验模板（作为直流mV信号发生器）、冷端温度补偿器、补偿器专用+5V直流稳压电源。
三、基本原理：
本实验为K分度热电偶。
冷端补偿器外形为一个小方盒，有4个引线端子，4、3接+5V专用电源，2、1输出补偿热电势信号；它的内部是一个不平衡电桥，如图33-1所示。
这个直流电桥称冷端温度补偿器，电桥在0ºC时达到平衡（亦有20ºC平衡）。
当热电偶温度升高时（>0ºC)热电偶回路电势Uab下降,由于补偿器中,PN呈负温度系数,其正向压降随温度升高而下降,促使2端电位上升,使Vi不变达到补偿目的。
图1 热电偶冷端温度补偿器原理
四、实验步骤：
1、温度传感器实验模板放大器调零：按图2示意接线。
将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的Rw2(增益电位器）顺时针转到底，再调节Rw3(调零电位器）使主机箱的电压表显示为0V（零位调好后Rw3电位器旋钮位置不要改动）。
关闭主机箱电源。
图2 温度传感器实验模板放大器调零接线示意图
2、调节温度传感器实验模板放大器的增益A为100倍：利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益A。
按图2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节压力传感器实验模板上的Rw2(调零电位器)，使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.01V（用主机箱电压表测量）；再将0.01V电压输入到温度传感器实验模板的放大器中，再调节温度传感器实验模板中的增益电位器Rw2（小心：不要误碰调零电位器Rw3），使温度传感器实验模板放大器的输出电压为1.000V（增益调好后Rw2电位器旋钮不要改动）。
关闭电源。
图3 调节温度实验模板放大器增益A接线示意图
3、将主机箱上的转速调节旋钮（0~24V）顺时针旋转到底（24V）；将调节控制对象开关拨到Rt.Vi位置。
将冷端补偿器的专用电源插头插到主机箱侧面的交流220V插座上。
按图33-4示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，再合上调节器电源开关和温度源电源开关，将温度源控制在60ºC，待电压表显示上升到平衡点时记录数据。
再按表1中温度值设置温度源的温度并将放大器的相应输出值填入表中：
温度设定方法，按住▲键约三秒，仪表进入“SP”给定值（实验值）设置，此时可按上述方法按↓、↑、←三键设定实验值，使SV窗显示值与AL-1（上限报警）值一致（如100 ºC）。
图4 K热电偶冷端温度补偿实验接线示意图
表1 K热电偶热电势（经过放大器放大A=100倍后的热电势）与温度数据
测量温度ºC 60 70 80 90 100
标准值V0（mv） 2.436 2.850 3.266 3.681 4.095
实验值加补偿V1（V）
实验值不补偿V2（V）
4、由E（t，t。
）= E（t，t。
’）+ E（t’，t。
）=V。
/A计算得到E（t，t。
）,再根据
E（t，t。
）的值从附表3中可以查到相应的温度值并与实验给定温度值对照，计算误差。
以及补偿温度，最后将调节器实验温度设置到40 ºC，待温度源回复到40 ºC左右后关闭所有电源。
(热电偶的量程为800 ºC)
五、思考题：
1、热电偶参考端补偿的意义和方法有哪些？
2、本实验K热电偶测温的误差来源主要有哪些方面？。