什么是補償導線(xiàn)？（四部分）

第一部分
1 結構及定義
熱電偶補償導線(xiàn)簡(jiǎn)稱(chēng)補償導線(xiàn)，通常由補償導線(xiàn)合金絲、絕緣層、護套、屏蔽層組成。在一定溫度范圍內（包括常溫）、具有與所匹配的熱電偶的熱電動(dòng)勢的標稱(chēng)值相同的一對帶有絕緣層的導線(xiàn)，用它們連接熱電偶與測量裝置，以補償它們與熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。
熱電偶與測量裝置之間使用補償導線(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)有二：1.改善熱電偶測溫線(xiàn)路的物理性能和機械性能，采用多股線(xiàn)芯或小直徑補償導線(xiàn)可提高線(xiàn)路的撓性，是接線(xiàn)方便，也可調節線(xiàn)路電阻或屏蔽外界干擾；2.降低測量線(xiàn)路成本，當熱電偶與測量裝置距離很遠，使用補償導線(xiàn)可以節省大量的熱電偶材料，特別是使用貴金屬熱電偶時(shí)，經(jīng)濟效益更為明顯。

2 術(shù)語(yǔ)及符號
2.1 延長(cháng)型補償導線(xiàn)
延長(cháng)型補償導線(xiàn)又稱(chēng)延長(cháng)型導線(xiàn)，其合金絲的名義化學(xué)成分及熱電動(dòng)勢標稱(chēng)值與配用的熱電偶相同，用字母“X”附在熱電偶分度號之后表示，例如“KX”表示K型熱電偶用延長(cháng)型補償導線(xiàn)。

2.2 補償型補償導線(xiàn)
補償型補償導線(xiàn)又稱(chēng)補償型導線(xiàn)，其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但其熱電動(dòng)勢值在0-100℃或0-200℃時(shí)與配用熱電偶的熱電動(dòng)勢標稱(chēng)值相同，用字母“C”附在熱電偶分度號之后表示，例如“KC”。不同合金絲可以應用于同一分度號的熱電偶，并用附加字母區別，如“KCA”、“KCB”。目前使用不多。
2.3 允差
熱電偶補償導線(xiàn)的允差是由于測量系統中引用了補償導線(xiàn)而產(chǎn)生的最大偏差，該值用微伏表示，其允差的大小分為精密級和普通級兩種。

2.4 符號
S——表示熱電特性為精密級補償導線(xiàn)。普通級補償導線(xiàn)不標字母；
G——表示一般用補償導線(xiàn)；
H——表示耐熱用補償導線(xiàn)；
R——表示線(xiàn)芯為多股的補償導線(xiàn)。線(xiàn)芯為單股的補償導線(xiàn)不標字母；
P——表示有屏蔽層的補償導線(xiàn)；
V——表示絕緣層或護套為聚氯乙烯材料（PVC）；
F——表示絕緣層為聚四氟乙烯材料；
B——表示護套為無(wú)堿玻璃絲材料。

3 補償導線(xiàn)的分類(lèi)
3.1 品種

3.2 規格
補償導線(xiàn)的線(xiàn)芯型式、線(xiàn)芯股數、線(xiàn)芯標稱(chēng)截面、合金絲直徑列于表2。
3.3 允差等級、使用條件分類(lèi)
補償導線(xiàn)按照熱電特性的允差大小分為精密級和普通級兩種；按照使用溫度范圍分為一般用和耐熱用兩種。

3.4 結構形式

3.4.1絕緣層、護套、屏蔽層
一般用補償導線(xiàn)的絕緣層和護套是以聚氯乙烯為主體材料；耐熱用補償導線(xiàn)的絕緣層是以聚四氟乙烯為主體材料，護套是以聚四氟乙烯或無(wú)堿玻璃絲（表面應涂有機硅漆或聚四氟乙烯分散液燒結）為主體材料。
屏蔽層采用鍍錫銅絲或鍍鋅鋼絲紡織或用復合鋁（銅）帶繞包。

3.5 代號
補償導線(xiàn)產(chǎn)品代號、使用溫度范圍、絕緣層和護套的主體材料列于表3。

4 技術(shù)要求
4.1 絕緣層、護套與屏蔽層
4.1.1補償導線(xiàn)的線(xiàn)芯絕緣層厚度、護套厚度及最大外徑應符合表4。
4.1.2絕緣層
一般用補償導線(xiàn)的絕緣層表面應平整、色澤均勻、無(wú)機械損傷；絕緣層厚度允差為表稱(chēng)厚度的負10%，最薄處的厚度應不小于標稱(chēng)值的90%減0.1mm；絕緣層應經(jīng)受交流50Hz，電壓為4000V的火花實(shí)驗不擊穿，實(shí)驗機的運行速度應保證絕緣層每點(diǎn)經(jīng)受電壓作用時(shí)間不小于0.1s。
耐熱用補償導線(xiàn)絕緣層厚度允差為標稱(chēng)值厚度的負20%，最薄處的厚度應不小于標稱(chēng)值的90%減0.1mm，絕緣線(xiàn)芯外徑允許局部放大，但粗大處外徑不應超過(guò)最大外徑值。
4.1.3護套
凡用聚氯乙烯或聚四氟乙烯作護套，其護套應緊密包在線(xiàn)芯的絕緣層上，絕緣層與護套不粘連，表面應平整，顏色均勻。
護套厚度的允許偏差為標稱(chēng)值厚度的負20%，最薄處的厚度應不小于標稱(chēng)值的80%。用玻璃絲紡織的護套，其編織密度應不小于90%。
4.1.4屏蔽層
編織密度不小于80%，斷頭處經(jīng)銜接后應修剪整齊；復合鋁（銅）帶應緊密貼在絕緣層上，不易松脫；屏蔽層的厚度不得大于0.8mm。
4.2 絕緣電阻
當周?chē)諝鉁囟葹?5-35℃，相對濕度不大于80%時(shí)，補償導線(xiàn)的線(xiàn)芯間和線(xiàn)芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每10米不小于5MΩ。
4.3 物理機械性能
一般用補償導線(xiàn)的絕緣層和護套的物理性能和老化性能應符合表5規定。
4.4 耐熱性能
耐熱用補償導線(xiàn)應經(jīng)受220±5℃歷時(shí)24小時(shí)耐熱性能試驗后，立即將試樣在5倍其直徑的圓柱體上彎曲180度后應表面無(wú)裂紋，補償導線(xiàn)的線(xiàn)芯間和線(xiàn)芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每米不小于25MΩ。
4.5 防潮性能
耐熱用補償導線(xiàn)應經(jīng)受環(huán)境溫度40±2℃，相對濕度95±3%，歷時(shí)24小時(shí)防潮性能試驗后，補償導線(xiàn)的線(xiàn)芯間和線(xiàn)芯與屏蔽層之間的絕緣電阻每米不小于25 MΩ。
4.6 低溫卷繞性能
一般用補償導線(xiàn)應經(jīng)受-20℃的低溫卷繞試驗后，用目力觀(guān)察卷繞在試棒上的試樣的絕緣層應無(wú)任何裂紋
第二部分
要了解補償導線(xiàn)的工作原理問(wèn)題，就要從熱電偶的原理入手。
如圖所示，T、Tn、T0 分別為熱電偶所處的測量端溫度、參比端溫度、環(huán)境溫度（室溫），這時(shí)圖中回路的總電勢為 EABBA（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）當參比端 Tn 示用另外替代的導線(xiàn)來(lái)代替 A、B，如果 A′與 A、B′與 B 的熱電性質(zhì)相同，
即 EABBA（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EA′B′ （Tn，T0）,如果用能滿(mǎn)足 EAB（Tn，T0）=EA′B′ （Tn，T0）的連接導線(xiàn)，就可以起到補償熱電勢的作用。這時(shí)回路的總熱電勢為
EABB′A′ （T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EA′B′ （Tn，T0）
此時(shí)，所測得的熱電偶的總熱電勢只受測量端溫度 T 和環(huán)境溫度 T0 的影響，而與參比端的溫度變化 Tn 無(wú)關(guān)。在實(shí)際應用中補償導線(xiàn)用的就是這一原理。但準確地說(shuō)，是通過(guò)補償導線(xiàn)延長(cháng)了熱電偶的參比端至溫度較恒定的環(huán)境，以消除參比端溫度變化的影響。
第三部分
補償導線(xiàn)是在一定溫度范圍內（0~100℃）具有與所匹配熱電偶熱電動(dòng)勢相同標稱(chēng)值的一對帶有絕緣層的導線(xiàn)，用它們連接熱電偶與測量裝置，以補償它們與熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。
用于將熱電偶冷端延長(cháng)至遠離高溫且溫度比較穩定的地方的 一種專(zhuān)用導線(xiàn)。實(shí)質(zhì)上是由兩種不同的金屬組成的熱電偶。在一定溫度范圍內 ，它的熱電特性與主熱電偶的熱電性質(zhì)基本相同。用補償導線(xiàn)與熱電偶的冷端連結，就可以將熱電偶輸出的溫度信號傳輸到遠離數 十米的控制室里，送給顯示儀表或控制儀表。這就相當于把熱電偶延長(cháng)到溫度恒定的地方，解決了熱電偶冷端在熱設備附近造成的高溫和溫度不穩定問(wèn)題。使用方便，是熱電偶安裝中經(jīng)常采用的。它們是專(zhuān)用導線(xiàn)，一種類(lèi)型的補償導線(xiàn)只能同相應的一類(lèi)熱電偶配套使用，而且正、負極性不可接反。


補償導線(xiàn)kx和kc區別
KX為延長(cháng)型補償導線(xiàn)，KC為補償型補償導線(xiàn)，延長(cháng)型材質(zhì)與熱電偶一致，補償效果優(yōu)于補償型。
一般工廠(chǎng)常用KX型把熱電偶的冷端延伸至控制室內（此時(shí)零端溫度易實(shí)現控制參考），就只把熱電偶的冷端遷移到一個(gè)溫度相對穩定的場(chǎng)所，沒(méi)有補償的作用；
一般補償型補償導線(xiàn)材料與熱電極材料不同，因此常用于貴金屬熱電偶，它只能在一定的溫度范圍內與熱電偶的熱電特性一致。
根據所用材料，補償導線(xiàn)分為補償型導線(xiàn)（C）與延伸型導線(xiàn)（X）兩類(lèi)。

一般補償型補償導線(xiàn)材料與熱電極材料不同，因此常用于貴金屬熱電偶，它只能在一定的溫度范圍內與熱電偶的熱電特性一致。延伸型補償導線(xiàn)是采用與熱電極相同的材料制成，適用于廉價(jià)金屬熱電偶；
應該注意，無(wú)論是補償型還是延伸型的，補償導線(xiàn)本身并不能補償熱電偶冷端溫度的變化，只是起到了熱電偶冷端的延伸作用，改變熱電偶的冷端位置，以便于采用其他補償方法。
另外，即使在規定使用溫度范圍內，由于補償導線(xiàn)熱電特性不可能與熱電偶完全相同，因而仍存在一定的誤差。
補償導線(xiàn)使用目的
（1）將熱電偶的參考端從高溫處移到環(huán)境溫度較穩定的地方。
（2）節省大量的用于制造熱電極的貴重和稀有金屬材料。
（3）使用補償導線(xiàn)便于安裝和線(xiàn)路的敷設。
（4）用較粗直徑和導電系數大的補償導線(xiàn)代替熱電極，可以減少熱電偶回路電阻，利于測量和自動(dòng)控制。

使用補償導線(xiàn)時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：
（1）各種補償導線(xiàn)只能與相應型號的熱電偶配用，就是各種熱電偶和所配用的補償導線(xiàn)在規定溫度（O～100℃）范圍內熱電特性必須是相同的。
（2）補償導線(xiàn)和熱電偶連接點(diǎn)的溫度不得超過(guò)規定的使用溫度。
（3）補償導線(xiàn)和熱電偶、儀表連接時(shí)，正負極不能接錯，而且兩對連接點(diǎn)要處于相同的溫度。
（4）要根據所配儀表的線(xiàn)路電阻要求，選用補償導線(xiàn)的線(xiàn)徑。