热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿

问答社丨仪表基础知识20问看看你都知道吗？今天，笔者为大家总结了20个仪表基础知识，掌握了扎实的基础，才能成为一名优秀的仪表人！问答社丨仪表基础知识20问，看看你都知道吗？1、什么叫基本误差和附加误差？答：仪表的基本误差是指仪表在规定的参比工作条件下，既该仪表在标准工作条件下的最大误差，一般仪表的基本误差也就是该仪表的允许误差。

附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差，如电源波动附加误差、温度附加误差等。

2、什么是精度等级？精度越高越灵敏对不对？为什么？答：精度等级实际上是准确度等级，是仪表按准确度高低分成的等级，决定了仪表的基本误差的最大允许值。

通常称精度等级。

仪表的灵敏度是仪表达到稳态后，输出增量与输入增量之比，比值越大，越灵敏，或说引起输出变化的最小输入增量越小，越灵敏。

所以精度高并不意味着灵敏度高。

3、直接比较法校验仪表即采用被校表与标准表的示值直接比较来校验，如何选择标准表？答：一是标准表与被校表性质相同，如被校表是直流电压表，标准表也应是直流电压表；二是与被校表额定值相适应或不超过被校表的额定值的25%；三是标准表的允许误差不应超过被校表允许误差的1/3。

例如，量程相同时，被校表是1．5级，标准表应选0．5级。

4、有人在校弹簧管压力表时经常用手轻敲表壳，这是允许的吗？答：这不仅是允许的，还是必须的，但轻敲表壳后指针变动量不得超过最大允许误差绝对值的1/2，轻敲前、后的示值与标准值之差均应符合精度要求，同一检定点在上行程和下行程轻敲后的读数之差不应超过最大允许误差值。

5、差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒能耐单向工作压力，差压变送器的工作压力常比所测差压大得多，由于操作不慎或其它异常原因，测量元件难免会承受比测量范围大很多的单向工作压力，而单膜片加工方便，灵敏度高，但它不能耐单向过载，所以绝大部分差压变送器采用膜盒。

同时膜盒组件在使用的差压范围内，灵敏度和线性很好，当差压超范围时，受影响少。

热工仪表复习题选择1、量程为0~10MPa，精度等级为1.5级，其允许的示值绝对误差为（C）MPaA. ±1.5B. ±1.0C. ±0.15D. ±0.12、仪表必须在规定的温度、湿度条件下工作才能保证其准确度，这是因为（B）A. 有一个统一的环境条件B. 仪表因周围环境温度、湿度改变而使实际值发生变化，当温度、湿度超过一定范围时仪表的示值误差会超过其允许误差C. 按仪表使用说明书要求D. 仪器仪表必须在20℃、60%湿度的环境条件下使用，才能保证不超出其准确度等级所表示的误差值。

3、测量时环境温度的改变造成的误差属于(C )。

A. 疏失误差B. 随机误差C. 系统误差D. 基本误差5、测量热电偶产生的热电势应选用（C）来测量。

A. 功率表B. 电流表C. 直流电位差计D. 直流电桥6、用热电偶测温时，在其热电偶回路里连接第三种导体的两端温度相同，则热电偶回路的总热电势（D）A. 增大B. 减小C. 等于零电势D. 不变8、测量火电厂的锅炉给水温度最好采用的测温仪表是（C）。

A. 玻璃水银温度计B. 热电偶C. 热电阻D. 红外测温仪9、将热电阻从测温现场引线接入温度显示仪表时，为减少线路电阻的变化导致的测量误差，尽可能采用（B）的接线方法。

A. 两线制B. 三线制C. 恒定接线端温度D. 直流电路10、压力测量采用的国际单位是（D）A. atmB. kgf/cm2C. barD. Pa11、有4块压力表，它们的绝对误差都是0.2MPa，量程为（D）的表准确度高。

A. 1 MPaB. 4 MPaC. 8 MPaD.12 MPa12、在弹簧管式压力计中，游丝的作用是（A）A. 减小回程误差（变差）B. 固定表针C. 提高灵敏度D. 平衡弹簧管的弹性力14、将被测差压转换成电信号的设备是（C）A．平衡容器 B．脉冲管路C．差压变送器 D．显示器16、孔板和喷嘴上下游侧直管段的最小长度与（C）有关。

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。

《检测技术及仪表》习题集题库一、填空与选择1、差压式流量计，流量Q与成正比，转子流量计，流量Q与成正比。

2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用标定。

3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分度号为4、铂电阻温度计，其分度号为Pt100，是指在温度为时，其电阻值为5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P、△P和△P三种情况，我们分别称差压式液位计、、6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读取7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，某CZ-101型是与配接使用，某CZ-102型是与配接使用。

8、差压式流量计是一种截面、压降流量计。

转子式流量计是一种截面、压降流量计。

9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料为、热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法为、、和11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当平衡后由读取12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个随温度变化的13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。

工业上经常将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、、、、、和15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端称16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。

17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符号以表示，简称为18、在压力测量中，常有、、之分。

19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和之差。

20、应用液柱测量压力的方法是以液体原理为基础的。

一般是采用充有水或水银等液体的、、进行压力测量的。

21、应用弹性变形测量压力常用的弹性元件有、、等。

热电偶测温原理及冷端温度补偿方法(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除热电偶测温原理及冷端温度补偿方法院系：化工学院化机系班级：姓名：学号：热电偶测温原理及冷端温度补偿方法热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表，温精确度高，显示仪表配合，广泛用来测量气体、蒸汽、液体等介质－200℃～16000℃范围内的温度，殊情况下可测－2700℃～28000℃，态响应快，惯性小，械强度高，压性能好，高温可达28000℃，震性能好，且便于信号的远距离传送和实现多点切换测量，自动记录和集中控制，能稳定、测量精度高、准确可靠、使用寿命长、结构简单、制造容易、装配简单、更换方便和使用维护方便，测量范围广，可作为标准计量，量值传递之用，以在科学研究和工业生产中应用广泛，为测温仪表，建筑环境与设备工程中应用也非常广泛。

热电偶测温的测温系统的热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。

测温原理基于物理学中“热电效应”现象，是把任意两种不同的导体（或半导体）连接成闭合回路，果两个接点的温度不同，回路中就会产生热电势，热电流，就是“热电效应”。

热电偶温度计就是利用该原理，两种不同的金属材料一端焊接而成的，接的一端叫测量端（也叫热端或工作端），未焊接的一端叫参考端（也叫冷端或自由端），如果参考端的温度恒定不变，热电势的大小和方向就只与这两种材料的特性和测量端的温度有关，热电势和温度之间有一个固定的函数关系，用这个关系，要测量出热电势的大小，配以测量毫伏级电势信号的仪表或变送器就实现了温度的测量或温度信号的变换。

在进行温度测量时，热电偶热端插入被测温的设备或管道中，其热端感受被测介质的温度，冷端置于恒定的温度之下，用连接导线连接电气测量仪表。

根据热电偶基本定律之一的中间导体定律，热电偶回路中接入第三种金属材料时，要该材料两个接点的温度相同，电偶所产生的热电势将保持不变，不受第三种金属接入回路中的影响。

温度测量与热电偶冷端补偿温度测量是测量领域最重要的功能之一，频繁应用于气象观测、环境研究、实验室以及其他各种生产过程。

在特定条件下的产品制造与工业质量保持稳定方面，温度测量是基础且十分重要。

因此，本文将描述工业领域温度测量中广泛使用的温度传感器的热电偶和电阻温度传感器(RTD)的测量原理及热电偶冷端补偿相关知识。

热电偶测温的基本原理: 两个不同导体A与B串接成一个闭合回路，如图a所示，当两个接点的温度不同时(设T>T0)，回路中就会产生热电动势，这种现象称为热电效应。

这种现象是1821年德国科学家赛贝克(T.Seebeck)发现的，所以又称塞贝克效应。

热电偶的基本构成: 导体的A和B称为热电偶的热电极。

放置在被测对象中的接点称为测量端，习惯上又叫做热端。

另一接点称为参考端（参比端），习惯上又叫冷端。

热电动势的测量: 热电动势包括接触电势和温差电势。

温差电势远比接触电势小，可以忽略。

这样闭合回路中的总热电势可近似为接触电势。

根据实验数据把热电势EAB(T，T0)和温度T的关系绘成曲线或列成表格(分度表)，则只要用仪表测得热电势，就可以求出被测温度T。

在理解热电偶测温原理时我们需要知道热电偶的几个特性:1、组成热电偶回路的两种导体材料相同时，无论两接点温度如何，回路总热电势等于零。

2、如果热电偶两接点的温度相同，T=T0，则尽管导体A，B材料不同，热电偶回路的总电势亦为零。

热电偶回路的总电势仅与两接点温度有关，与A、B材料的中间温度无关。

3、在热电偶回路中接入第三种材料的导体时，只要这根导体的两端温度相同，则不会影响原来回路的总热电势。

这一性质称为中间导体定律。

在用热电偶丝进行温度测量时，热电偶的冷端补偿是必不可少的。

那为什么要进行冷端补偿呢？从热电偶的测温原理知道，热电偶热电势大小不但与热端温度有关，而且与冷端温度有关。

只有在冷端温度恒定的情况下，热电势才能正确反映热端温度大小。

在实际运用中，热电偶冷端受环境温度波动的影响较大，因此冷端温度不可能恒定，而要保持输出电势是被测温度的单一函数值，必须保持一个节点温度恒定。

第1章（P15）（1）简述过程控制的特点。

Q：1）系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5）定值控制是过程控制的主要形式。

（2）什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。

Q：1）过程控制是生产过程自动化的简称。

它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。

过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。

2）组成框图：（3）)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。

Q：是串级控制系统。

方块图：（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1）最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。

2）略（8）通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。

Q：1）按结构不同，分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。

2）略（10）只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？Q：1）不是这样。

2）比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。

（11）构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？Q：1）是。

2）这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。

2、综合练习题（1）简述图1-11所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。

三．判断1.（1）用电容式液位计测量导电液体的液位时，液位变化，相当于两电极间的介电常数在变化（×）（2）用电容式液位计测量介电质的液位时，液位变化，相当于电极面积在改变。

（×）2.（1）钴-60的γ射线比铯-137的能量高，因此：A.钴-60的γ射线在仪表中产生的脉冲计数就多（×）B．钴-60的γ射线在闪烁探头中产生的脉冲幅度高一些（√）（2）放射源防护容器关闭后：A．放射源就不再放射射线了，可以延长其使用日期（×）B．放射源容器周围可以进行正常工作（√）（3）料位计指示长时间在“零”附近摆动，那么：A．实际料面也一定在料位下限附近（×）B．料面可能在下限以下甚至“料空”（√）（4）料位最高时料位计指示也最高，这时：A．探头接收到的射线最强（×）B．探头接收到的射线最弱（√）C．探头接收不到任何射线（×）（5）人体受到射线照射：A．就一定会得病（×）B，在允许计量范围内不会影响健康（√）3.热电偶的热电势E(200℃，l00℃)等于E(100℃，0℃)。

（×）4. 由于补偿导线是热电偶的延长，因此热电偶电势只和热端、冷端的温度有关，和补偿导线与热电偶连接处的温度无关。

（×）5. 当热电偶配用动圈表测量强度时，只要补偿导线的线路电阻和热电偶电阻之和不超过动圈表规定的线路电阻时，就可以直接连接。

（×）6. 当用热电偶测量温度时，若连接导线使用的昼补偿导线，就可以不考虑热电偶冷端的补偿。

（×）7. 为了防止线路之间的相互干扰，电源线和信号线不得穿同一个管。

但补偿导线、本安仪表的线路、联锁报警线可以穿在一起。

（×）8.铜热电阻的测量范圈比铂热电阻测温范围宽（×）9. 在相同的温度变化范围内，分度号Ptl00的热电阻比Ptl0的热电阻变化范围大，因而灵敏度较高。

（√）10.标准节流装置是在流体的层流型工况下工作的。

习题与思考题2-1 什么是应变效应？金属应变片与半导体应变片的工作原理有何异同？答：应变效应：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，此种现象称为电阻应变效应。

工作原理异同：相同点：均是在外力作用下使得阻值发生变化的。

不同点：金属应变片的工作原理为电阻应变效应，半导体应变片的工作原理为压阻效应。

2-2如何提高电阻应变片测量电桥的输出电压灵敏度和线性度？答：提高线性度：适当选择各桥臂电阻值，使输出电压只与被测量引起的电阻值变化量有关。

或半桥双臂工作方式时，使相邻两桥臂应变片处于差动工作状态，可以消除非线性误差。

提高灵敏度：采用全桥接法输出电压。

2-3电容式传感器有哪些种类？各有什么特点？答：变面积式电容传感器：输出与输入呈线性关系。

变间隙式电容传感器：输出与输入不呈线性关系，为提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。

变介电常数式电容传感器：结构形式多样，可用于测量物位或液位，也可测量位移。

2-4 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容传感器的灵敏度。

为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？ 答：如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。

当动极板移动△x 后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为:C=εb （a-△x ）/d=C0-εb ·△x/d电容因位移而产生的变化量为a x C x d bC C C ∆-=∆-=-=∆00ε 其灵敏度为 : d b x C K ε-=∆∆=可见增加b 或减小d 均可提高传感器的灵敏度。

直线位移型电容式传感器2-5 电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理是什么？答：电感式传感器分为：自感式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器。

其工作原理是利用待测工件运动使磁路磁阻变化，从而引起传感器线圈的电感变化来检测非电量。

2-6 影响互感式传感器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？ 答：互感式传感器输出线性度和灵敏度的主要因素传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等。