热电偶测温误差分析

热电偶测温误差分析
热电偶的测温误差主要由下列因素引起：

(1)热电偶的非均匀性分度误差：由于电偶材料粗细不均匀或不纯等原因，会使热电偶的温差电性与统一的分度表产生一定误差，此误差不应超过有关标准；

(2)因冰水不纯使热电偶冷端(即参比端)达不到真正的冰点(0℃)因而引起误差。因此对于精密测量，要求用纯净水制成的冰和水；
(3)热电偶由于长期处于高温环境会氧化变质，致使其热电性能发生变化而引起误差；
(4)热电偶的极间、电偶对之间及其与大地间**的绝缘或测量仪表精度不高等都会造成热电势的损失而影响测量的**性。
6.2.8热电势的测量
在热电偶回路中由于贝塞克效应所产生的热电势E，可以用高阻类型动圈式等仪表来直接测量。通过仪表的电流i为：
（6-13） 式中：
-----仪表的内阻； -----外电路的电阻。
为了重复性好， 和
必须保持在与校准时相同的数值，如果调换仪表，应当检查校准时的数值。热电势也可用数字式电压表进行直接测量，这些仪表都具有高输入阻抗，因此在热电偶测量回路中，
比 大得多，使得 的变化对测量影响很小。
用动圈式仪表直接测量电势时，通常测量精度不高，且在相当大的程度上受到环境温度变化的影响。因此，用电位差计间接测量电势得到广泛的应用。下面将介绍电位差计的构造原理及其测量方法。电位差计的工作原理是根据平衡法（也称补偿法、零值法）将被测电势与已知标准电势相比较，当两者的差值为零时，则被测电势就等于已知的标准电势。*简单的电位差计原理如图6.13所示。它由两个回路组成：

图6.13*简单的电位差计原理图

（1）工作电流回路：它由工作电池E、可变电阻RJ、电流表mA与测量标准电阻R组成。这一回路的作用，是根据电流表mA的指示值，通过可变电阻RJ来调节工作电流回路中的工作电流I，使其达到规定值。这样，在测量标准电阻R上的每一部分电阻的电压降即为已知。
（2）测量回路：是由热电偶
与检流计G的串联线路，通过测量标准电阻R上的滑动触点B并联入工作电流回路组成。热电偶的正极接电阻R上的正极B点，热电偶负极接线路A点，使测量回路中的检流计指示值为零，即测量回路中没有电流通过。此标准电阻RAB上的电压降与热电偶的热电势
达到平衡状态，两个电势相等，即：
（6-14） 因为RAB与I是已知的，所以未知值热电偶的热电势 即可求得。
应用平衡法测量电势，由于测量回路中无电流通过，所以被测电势的测量值不会因测量回路导线电阻变化而产生误差，这是电位差计测量电势的独特优点。但电位差计测量结果的准确性取决于工作电流回路中的测量标准电阻与电流的准确度及检流计的灵敏度。在工作电流回路中用电流表测量电流是不可能十分**的，为了确保工作

电流值的高精度，再引入校准工作电流回路。图6.14为具有校准工作电流回路的直流电位差计原理线路。
（3）校正工作电流回路：它由标准电阻RP、标准电池EP及与测量回路公用的检流计G组成。当开关K接入“1”端时，校准工作电流回路接通，然后调节可变电阻RJ，亦即调节工作电流回路中的电流I值，使其在标准电阻RP上的电压降等于标准电池的电势
，也就是标准电池的电势与标准电阻RP上所产生的电压降相平衡，
图6.14电位差计测量热电势原理线路图
此时，检流计指示为零值，即校准工作电流回路中的电流为零。这时工作电流回路中的电流为：
（6-15）
式中，标准电池的电势EP与标准电阻RP的**度都很高，所以在应用高灵敏度检流计的条件下，工作电流I可以调节到很高的精度。

随后将开关K接入2，这时校准工作电流回路断开，测量回路接通，再滑动电阻R上的动触点，当检流计G指示为零时，测量回路中电流等于零，说明热电偶的热电势
为：
（6-16） 将式（6-15）代入上式得：
（6-17）
上式EP、RAB、RP的**度都很高，所以热电势的测量值也可获得很高的精度。以上所述就是用平衡法测量热电势的基本工作原理。
电位差计有许多型号，但不论线路如何复杂，都可以将其归纳为由上述三个基本回路所组成。