[实用新型]热电偶冷端温度补偿结构

说明书

本实用新型提供一种热电偶冷端温度补偿结构，属于温度校验技术领域，包括冷端温度传感器、均热块和套帽，均热块设有两块且有间距，每一均热块上均固定一弹片，冷端温度传感器安装在任一弹片的上侧，热电偶冷端置于弹片和均热块之间且紧贴弹片和均热块。本实用新型能够在较短的时间内使热电偶冷端的温度与冷端温度传感器的温度达成一致，提高热电偶冷端温度的测量效率；尤其是在批量测量热电偶冷端温度的情况下，会显著的提高测量效率，节约时间。

技术领域

本实用新型属于温度校验技术领域，涉及一种用于快速测量热电偶冷端温度的热电偶冷端温度补偿结构。

背景技术

在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛。其原理是利用两种不同导体连接在一起,构成一个闭合回路,当两个接触点温度不同时,就会产生热电势E(也称热电效应),热电偶就是通过测量热电势E来实现测温的。热电偶产生的热电势不仅与组成热电偶的两根不同的金属材料、热电偶测量端的温度t有关,还与热电偶的参比端(也称冷端)温度值t0 有关。用关系式表示为:

E(t,0)＝E(t,t0)+E(t0,0)

式中:

E(t,0)-测量端温度为t,参比端温度为0℃时热电偶的输出热电势；

E(t,t0)-测量端温度为t,参比端温度为t0时热电偶的输出热电势；

E(t0,0)-测量端温度为t0,参比端温度为0℃时热电偶的输出热电势；

在现场温度测量中,热电偶参比端温度一般不为0℃,而是在一定范围内变化, 因此测得的热电势是E(t,t0)，如果要测得真实的被测温度所对应的热电势E(t,0), 就必须补偿参比端不是0℃所需的补偿电势E(t0,0),而且该补偿电势随参比端温度变化特性必须与热电偶的热电特性相一致,才能获得最佳补偿效果。在现场测温中，为获得所需的补偿热电势E(t0,0)，需要测量参比端(也称冷端)温度t0。

为了测量参比端的温度值t0，通常的做法是设计一个冷端保温仓，如图1所示，将热电偶的冷端节点J0和测温传感器一同置于冷端保温仓中，用冷端温度传感器测量的温度值代表冷端温度t0。但是在实际使用过程中，由于以下的原因，使得热电偶的冷端节点处的温度与冷端温度传感器处的温度并不相同，从而带来测量误差：

(1)当热电偶测量端温度t与冷端温度t0温差较大时，将会有热量沿着热电偶线传递，进而在热电偶冷端节点与冷端温度传感器之间产生温度梯度；

(2)若热电偶冷端接入测量装置时，由于环境或者人手触摸等因素导致冷端保温仓存与热电偶冷端的温度不同，甚至相差较大时，需要较长的时间等待冷端温度传感器与热电偶冷端均温，若等待时间不足，会带来测量误差。

(3)当热电偶冷端在接入测量装置时，由于摩擦生热，使热电偶冷端温度上升，从而与冷端温度传感器产生温差，尤其是多次重复接入时。

为了解决上述问题，传统的做法是在冷端保温仓内放置均温块(一种较大热容的导热体)，并使冷端温度传感器、热电偶冷端与均温块紧密贴合，这一做法减小了热电偶冷端与冷端温度传感器的温差，并降低了均温过程所用的时间，但是这一传统做法忽略了热电偶冷端与均温块之间存在的热阻。在实际使用过程中，热电偶冷端与均温块的接触面并不光滑，存在一定的分布不均的空气间隙，称之为接触热阻，这一接触热阻会限制导热速度，当热电偶冷端与均温块的接触面有热量交互的时候，就会在接触面产生温度梯度，从而使得均温块上的冷端温度传感器与热电偶冷端有温差存在，为了减小这一温差，需要等待较长的时间，尤其是批量测量热电偶冷端温度时，测量效率低下，耗时长。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种热电偶冷端温度补偿结构，能够在更短的时间内使热电偶冷端的温度与冷端温度传感器的温度达成一致。