热电偶的冷端补偿

从热电偶的基本测温原理中知道，热电偶的总热电势与两接点的温度差有一定关系，热端温度越高，则总热电势越大；冷端温度越高，则总电势越小，从总电势公式EAB（t，t0）＝EAB（t，0）－EAB（t0，0）可以看出，当冷端温度t0增高时，则热电势EAB（t0，0）愈大，因此，总热电势EAB（t，t0）愈小。所以，冷端温度的变化，对热电偶的测温有很大影响。热电偶的刻度是在冷端温度t0＝0℃时进行的。但在实际应用时冷端温度不但不会等于零度，也不一定能恒定在某一温度值，因而就会有测量误差。消除这种误差的方法很多，下面介绍几种常用的方法：

（1）补偿导线法。这种方法在工业上广泛应用。补偿导线实际就是由在一定的温度范围内（0~100℃）与所配接的热电偶有相同的温度——热电势关系的两种贱金属线所构成，或者说，当将此两种贱金属线配制成热电偶形式时，使热端受100℃以下温度范围的作用，与所配接的热电偶有相同的温度——热电势等值关系。例如铂铑——铂热电偶就是利用铜和铜镍合金两种贱金属构成补偿导线。由上述可知，当热电偶的冷端配接这种补偿导线以后，就等于将其冷端迁移，迁移到所接补偿导线的另外一端的地方。

由图6-4可以明显的看出，补偿导线的原理就是等于将热电偶的原冷接点位置移动一下。搬移到温度比较低和恒定的地方。同时也可以知道利用补偿导线作为冷接的补偿并不意味着完全可以免除冷端的影响误差，（除非所搬移的地方为0℃或配用仪表本身附有温度的自动补正装置），因为新移的冷端一般都是仪表所在处的室温或高于0℃，但配用仪表的温度刻度关系一般从0℃开始，因此在这种情况下也要产生一定程度的读数误差，其大小要看新移冷接点温度的高低而定。相反，若将补偿导线所接引的新冷端处于一温度较高或波动的地方，那么很明显地可以看出补偿导线会完全失掉其应有的意义。另外更应注意到热电偶与补偿导线联接端所处的温度不应超出100℃，不然也会产生一定程度的温度读数误差。

举一例来进一步说明，有一镍铬——镍硅热电偶测量某一真实温度为1000℃地方的温度，配用仪表放置于室温20℃的室内，设热电偶冷接点温度为50℃，若热电偶和仪表的联接使用补偿导线或使用普通铜质导线两者所测得的温度各为多少度？又与真实温度各相差多少度？

由温度和热电势关系表中可查出1000℃、50℃、20℃的等值热电势各为41.27mV、2.02mV、0.8mV，若使用补偿导线时，热电偶的冷接点温度则为20℃，所以配用仪表测得的热电势为41.27－0.8＝40.47mV或为979℃；若使用一般铜导线时，其实际冷接点仍在热电偶的原冷接点，即50℃，这样配用仪表所测得的实际热电势为41.27－2.02＝39.25mV或为948℃。则两者相差979－948＝31℃，与真实温度各相差2l℃和52℃。

（2）调整仪表零点法。一般仪表在正常时指针指在零位上a处，如图6-5所示。应用此法补正冷端时，将指针调到与冷端温度相等的b点（设冷端温度为20℃）处，此法在工业上经常应用。虽不太准确，但比较简单。

（3）冷端恒温法。其中使用最普遍的是采用冰浴方法。在实验中常采用此法，如图6-6所示。在恒温槽内装有一半凉水和一半冰，并严密封闭，使恒温槽内不受外界的热影响，槽内冷接点要和冰水绝缘，以免短路，一般用一试管，把冷接点放在试管中。