內(nèi)容編輯熱電偶冷端補(bǔ)償
理論上，熱電偶是冷端以0℃為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量的。然而，通常測(cè)量時(shí)儀表是處于室溫之下的，但由于冷端不為0℃，造成了熱電勢(shì)差減小，使測(cè)量不準(zhǔn)，出現(xiàn)誤差。因此為減少誤差所做的補(bǔ)償措施就是冷端溫度補(bǔ)償。
因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)是熱端與冷端相對(duì)而言的，如果不知道冷端溫度，則測(cè)量的熱電勢(shì)并不能說(shuō)明以什么為基準(zhǔn)，所以要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。這樣， 根據(jù)測(cè)量的熱電勢(shì)加上冷端溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)就可以得到對(duì)應(yīng)的熱端溫度。
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端（測(cè)量端為熱端，通過(guò)引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的測(cè)量不準(zhǔn)確稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。 大多數(shù)測(cè)量?jī)x器具有自動(dòng)冷端補(bǔ)償組態(tài)功能。
熱電偶就是測(cè)它冷端和熱端的溫差所產(chǎn)生的電勢(shì)，如果你的顯示儀表和熱電偶偶之間有溫差的話，就需要冷端補(bǔ)償，因?yàn)橛袦夭罹蜁?huì)產(chǎn)生電勢(shì)，加了冷端補(bǔ)償就測(cè)的是熱電偶熱端和顯示儀表之間的溫差所產(chǎn)生的電勢(shì)了
方法
冰點(diǎn)槽法
冰點(diǎn)槽法就是把熱電偶的冷端放入冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。
計(jì)算修正法
計(jì)算修正法就是用普通室溫計(jì)算出冷端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算：
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)
在這里我們舉例說(shuō)明下，
例：用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，冷端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T,TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21℃,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得
EAB(T,0)=EAB(T,21)+EAB(21,T0)
=1.999+0.832
=2.831(mV)
再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68℃。
注意：既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49℃，也不能把49℃加上21℃，認(rèn)為T=70℃。
補(bǔ)正系數(shù)法
把冷端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T,TH)查分度表所得的溫度上，成為被測(cè)溫度T。
用公式表達(dá)即：T= T′+ k×TH
式中：T—為未知的被測(cè)溫度； T′—為參考端在室溫下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度；TH—室溫； k—為補(bǔ)正系數(shù)。
例：用鉑銠10-鉑熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度TH=35℃，這時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)為11.348mV.查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T′=1150℃。再?gòu)南卤碇胁槌觯瑢?duì)應(yīng)于1150℃的補(bǔ)正系數(shù)k=0.53。于是，被測(cè)溫度
T=1150+0.53×35=1168.3(℃)
用這種辦法稍稍簡(jiǎn)單一些，比計(jì)算修正法誤差可能大一點(diǎn)，但誤差不大于0.14%。
零點(diǎn)遷移法
應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0℃，但十分穩(wěn)定(如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所)。
實(shí)質(zhì)：在測(cè)量結(jié)果中人為地加一個(gè)恒定值，因?yàn)槔涠藴囟确€(wěn)定不變，電動(dòng)勢(shì)EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點(diǎn)的辦法，加大某個(gè)適當(dāng)?shù)闹刀鴮?shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
例：用動(dòng)圈儀表配合熱電偶測(cè)溫時(shí)，如果把儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到室溫TH的刻度上,在熱電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，指針指示的溫度值并不是0℃而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時(shí)，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實(shí)際溫度一致了。這種辦法非常簡(jiǎn)便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠(yuǎn)正確。
補(bǔ)償器法
利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢(shì)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢(shì)的變化值。
軟件處理法
對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0℃的情況，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。
對(duì)于T0經(jīng)常波動(dòng)的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動(dòng)勢(shì)之外還應(yīng)該有冷端溫度信號(hào)，如果多個(gè)熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個(gè)冷端溫度傳感器和一個(gè)修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對(duì)于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。
考慮因素
一旦建立了冷端補(bǔ)償方法，補(bǔ)償輸出電壓必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度。一種簡(jiǎn)單的方法既是使用NBS提供的查找表，用軟件實(shí)現(xiàn)查找表需要存儲(chǔ)器，但查找表對(duì)于連續(xù)的重復(fù)查詢提供了一種快速、精確的測(cè)量方案。將熱電偶電壓轉(zhuǎn)換成溫度值的另外兩種方案比查找表復(fù)雜一些，這兩種方法是：1) 利用多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行線性逼近，2) 對(duì)熱電偶輸出信號(hào)進(jìn)行模擬線性化處理。
軟件線性逼近只是需要預(yù)先確定多項(xiàng)式系數(shù)，不需要存儲(chǔ)，因而是一種更通用的方案。缺點(diǎn)是需要較長(zhǎng)時(shí)間解多階多項(xiàng)式，多項(xiàng)式階數(shù)越高，處理時(shí)間越長(zhǎng)，特別是在溫度范圍較寬的情況下。多項(xiàng)式階數(shù)較高時(shí)，查找表相對(duì)提供了一種精度更高、更有效溫度測(cè)量方案。
出現(xiàn)軟件測(cè)試方案之前，模擬線性化常被用來(lái)將測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換成溫度值(除了人工查找表檢索外)。這種基于硬件的方法利用模擬電路修正熱電偶響應(yīng)的非線性。其精度取決于修正逼近多項(xiàng)式的階數(shù)，在目前能夠測(cè)試熱電偶信號(hào)的萬(wàn)用表中仍采用這種方法。
因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)是熱端與冷端相對(duì)而言的，如果不知道冷端溫度，則測(cè)量的熱電勢(shì)并不能說(shuō)明以什么為基準(zhǔn)，所以要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。這樣， 根據(jù)測(cè)量的熱電勢(shì)加上冷端溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)就可以得到對(duì)應(yīng)的熱端溫度。
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端（測(cè)量端為熱端，通過(guò)引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的測(cè)量不準(zhǔn)確稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。 大多數(shù)測(cè)量?jī)x器具有自動(dòng)冷端補(bǔ)償組態(tài)功能。
熱電偶就是測(cè)它冷端和熱端的溫差所產(chǎn)生的電勢(shì)，如果你的顯示儀表和熱電偶偶之間有溫差的話，就需要冷端補(bǔ)償，因?yàn)橛袦夭罹蜁?huì)產(chǎn)生電勢(shì)，加了冷端補(bǔ)償就測(cè)的是熱電偶熱端和顯示儀表之間的溫差所產(chǎn)生的電勢(shì)了
方法
冰點(diǎn)槽法
冰點(diǎn)槽法就是把熱電偶的冷端放入冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。
計(jì)算修正法
計(jì)算修正法就是用普通室溫計(jì)算出冷端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算：
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)
在這里我們舉例說(shuō)明下，
例：用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，冷端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T,TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21℃,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得
EAB(T,0)=EAB(T,21)+EAB(21,T0)
=1.999+0.832
=2.831(mV)
再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68℃。
注意：既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49℃，也不能把49℃加上21℃，認(rèn)為T=70℃。
補(bǔ)正系數(shù)法
把冷端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T,TH)查分度表所得的溫度上，成為被測(cè)溫度T。
用公式表達(dá)即：T= T′+ k×TH
式中：T—為未知的被測(cè)溫度； T′—為參考端在室溫下熱電偶電勢(shì)與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度；TH—室溫； k—為補(bǔ)正系數(shù)。
例：用鉑銠10-鉑熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度TH=35℃，這時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)為11.348mV.查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T′=1150℃。再?gòu)南卤碇胁槌觯瑢?duì)應(yīng)于1150℃的補(bǔ)正系數(shù)k=0.53。于是，被測(cè)溫度
T=1150+0.53×35=1168.3(℃)
用這種辦法稍稍簡(jiǎn)單一些，比計(jì)算修正法誤差可能大一點(diǎn)，但誤差不大于0.14%。
零點(diǎn)遷移法
應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0℃，但十分穩(wěn)定(如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所)。
實(shí)質(zhì)：在測(cè)量結(jié)果中人為地加一個(gè)恒定值，因?yàn)槔涠藴囟确€(wěn)定不變，電動(dòng)勢(shì)EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上調(diào)整零點(diǎn)的辦法，加大某個(gè)適當(dāng)?shù)闹刀鴮?shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
例：用動(dòng)圈儀表配合熱電偶測(cè)溫時(shí)，如果把儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到室溫TH的刻度上,在熱電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，指針指示的溫度值并不是0℃而是TH。而熱電偶的冷端溫度已是TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時(shí)，才能使EAB(T,TH)=0，這樣，指示值就和熱端的實(shí)際溫度一致了。這種辦法非常簡(jiǎn)便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變，指示值就永遠(yuǎn)正確。
補(bǔ)償器法
利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢(shì)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢(shì)的變化值。
軟件處理法
對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0℃的情況，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。
對(duì)于T0經(jīng)常波動(dòng)的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣通道中除了熱電動(dòng)勢(shì)之外還應(yīng)該有冷端溫度信號(hào)，如果多個(gè)熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接到同一溫度處，只用一個(gè)冷端溫度傳感器和一個(gè)修正T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對(duì)于提高多點(diǎn)巡檢的速度也很有利。
考慮因素
一旦建立了冷端補(bǔ)償方法，補(bǔ)償輸出電壓必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度。一種簡(jiǎn)單的方法既是使用NBS提供的查找表，用軟件實(shí)現(xiàn)查找表需要存儲(chǔ)器，但查找表對(duì)于連續(xù)的重復(fù)查詢提供了一種快速、精確的測(cè)量方案。將熱電偶電壓轉(zhuǎn)換成溫度值的另外兩種方案比查找表復(fù)雜一些，這兩種方法是：1) 利用多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行線性逼近，2) 對(duì)熱電偶輸出信號(hào)進(jìn)行模擬線性化處理。
軟件線性逼近只是需要預(yù)先確定多項(xiàng)式系數(shù)，不需要存儲(chǔ)，因而是一種更通用的方案。缺點(diǎn)是需要較長(zhǎng)時(shí)間解多階多項(xiàng)式，多項(xiàng)式階數(shù)越高，處理時(shí)間越長(zhǎng)，特別是在溫度范圍較寬的情況下。多項(xiàng)式階數(shù)較高時(shí)，查找表相對(duì)提供了一種精度更高、更有效溫度測(cè)量方案。
出現(xiàn)軟件測(cè)試方案之前，模擬線性化常被用來(lái)將測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換成溫度值(除了人工查找表檢索外)。這種基于硬件的方法利用模擬電路修正熱電偶響應(yīng)的非線性。其精度取決于修正逼近多項(xiàng)式的階數(shù)，在目前能夠測(cè)試熱電偶信號(hào)的萬(wàn)用表中仍采用這種方法。
