补偿导线

定义与作用

补偿导线是一对与热电极化学成分不同的导线，在低温区（通常 0～150 ℃，课件限定 0～100 ℃）内与所配热电偶具有相同或相近的热电特性，但价格便宜。其作用是把热电偶的冷端（参考端）从温度波动大的现场延伸到温度恒定或波动小的场所（如仪表室），从而减小冷端温度变化带来的测量误差。

原理依据

根据中间温度定律，热电偶 AB 在接点温度 $t$、$t_0$ 时的热电动势等于它在 $t$、$t_c$ 和 $t_c$、$t_0$ 时的热电动势之和：
$E_{AB}(t,t_0)=E_{AB}(t,t_c)+E_{AB}(t_c,t_0)$
式中 $t$ 为测量端温度，$t_0$ 为原冷端温度，$t_c$ 为中间接点温度，$E$ 为热电动势（单位 V 或 mV）。
若用一对热电特性与热电极一致、但价格便宜的导线 A′B′ 延长电极，只要 A′ 与 A、B′ 与 B 的两个连接点温度相同（均为 $t_c$），则回路总热电动势只取决于延长后的两端温度 $t$ 和 $t_0$，与中间接点温度 $t_c$ 无关。因此补偿导线相当于把热电极延长，而不会改变输出电动势。

类型

按与热电偶热电特性一致的方式分为两类：

• 延长型（X 型）：合金丝的名义化学成分及热电势标称值与配用热电偶相同，用字母 X 附在分度号后表示，例如 KX、EX、JX、TX、NX。
• 补偿型（C 型）：合金丝化学成分与配用热电偶不同，但在 100 ℃ 以下热电势标称值与配用热电偶相同，用字母 C 附在分度号后表示，例如 KC、SC、RC。

配用关系与极性

不同型号热电偶必须配用对应型号的补偿导线，不能混用。常见对应关系为：铂铑 10-铂（S 型）配 SC/RC（铜-铜镍合金）；镍铬-镍硅（K 型）配 KX（镍铬-镍硅）或 KC（铜-康铜）；镍铬-康铜（E 型）配 EX；铁-康铜（J 型）配 JX；铜-康铜（T 型）配 TX。
补偿导线有正、负极性，正极应与热电偶正热电极相连，负极应与负热电极相连。绝缘层着色规则依所采用的国家/标准体系及导线类型而异；本教材所述色标为：正极绝缘层为红色，负极绝缘层按型号不同分别为绿、蓝、黑、灰、棕、紫、白等色。该色标不能不加限定地应用于所有标准体系。

使用条件与注意事项

1. 补偿导线只能在规定的温度范围内使用（教材为 0～150 ℃，课件为 0～100 ℃），超出范围其热电特性不再与热电极一致。
2. 热电偶与补偿导线的两个连接点必须保持温度相同，否则中间温度定律的条件被破坏，会引入误差。
3. 不同型号热电偶必须配用对应型号的补偿导线。
4. 补偿导线的正、负极必须分别与热电偶的正、负极正确连接。若接反，补偿导线引入的热电势项将反号；在连接点温度相同、新冷端温度仍为 $t_0$ 的条件下，接反后回路总热电动势与正确连接时相比，相差两倍该补偿导线在 $t_c$ 与 $t_0$ 间的热电势项，而不是原测量误差普遍加倍。
5. 补偿导线的作用只是延长冷端，并不等于把冷端温度变为 0 ℃；冷端温度补偿还需配合其他方法（如冰点槽、电桥补偿等）才能换算成0℃参考的等效热电势，并不要求实际冷端恒为0℃。

适用范围

补偿导线主要用于贵金属热电偶（如 S 型）的冷端延伸，以节省贵金属用量；对于非贵金属热电偶，通常可直接用与热电极相同的材料本身进行延长。