热电偶的测量原理和误差分析

由于热电偶制造工艺简单，可靠耐用，成本低廉，在工业控制系统温度测量中应用广泛。以下就使用中的测量误差问题做一些说明。

热电偶的测量原理，是将两种不同的金属丝材料一端熔接在一起，称为热端，也叫感温端;另一端为自由端，也称冷端或参考端。当冷、热两端存在温度差时，两个自由端之间就会产生电势差(见下图)。

热电偶的分度值都是在冷端为零度时测得的。基于热电偶的测量原理，在常温状态下冷热两端处于同一温场，没有输出电压信号，跟标准分度值之间相差一个环境温度。因此在实际使用时需要加入冷端补偿，这样仪表才能显示正确的温度值。由于热电偶的安装点和测量仪表安装点之间往往存在一定距离，而测量室温的传感器在仪表一侧，这两处必然有温度差。因此必须采用补偿导线来连接，相当于将热电偶冷端延伸至仪表，靠近室温传感器。

综上所述，热电偶温度测量的误差来源主要包含：热电偶误差，补偿导线误差，冷端补偿误差和测量仪表误差。也就是说一个温度测量系统的总体误差是上述四项之和。

热电偶误差。主要由材料和制造工艺决定。等级越高误差越小;

补偿导线误差。应选择跟热电偶分度号相对应型号的补偿导线;

冷端补偿误差。通常都是在仪表内部装有感温器件测量室温。优点是简便，易于大;

批量生产，缺点是测量精度较低，会受仪表内部温升影响。

BT117/118/119/618，BT820/829/900/909/905/9059系列仪表除了常规内补偿外，还具备高精度外补偿功能，方法是外接一个CU50铜电阻，仪表自动识别并转换至外补偿模式。以96*96外形为例，接线见图1、图2：

图1 热电偶冷端和铜电阻靠在一起;

图2 将热电偶冷端和铜电阻置于密闭的恒温盒中，具有最优的补偿精度。