JJF 1637-2017《廉金属热电偶校准规范》 (以下简称“规范”) 中要求校准廉金属热电偶时参考端的连接方法是:将剥去绝缘层的铜导线一端与被校热电偶参考端连接, 置入装有酒精或变压器油的玻璃试管内, 再均匀地插入参考端恒温器内。实际工作中, 很多被校热电偶参考端由于偶丝直径较粗、较硬、较短等原因, 不能直接与铜导线一端连接插入参考端恒温器内, 无法满足校准需求, 这时就需要使用补偿导线延长被校热电偶参考端来解决这个问题。

根据热电偶的连接导体定律, 只有选配与热电偶热电特性相同的导线与热电偶连接, 将热电偶参考端延伸到温度恒定的地方, 才能不影响热电偶的测温准确性。因此, 若选用普通铜导线连接, 会给测量结果带来较大影响, 若将热电偶参考端用相同的材料延长, 理论上可以, 但会造成材料的浪费, 补偿导线就是为解决这个矛盾而产生的。在一定温度范围内和所连接的热电偶具有相同热电特性的廉金属导线, 称为热电偶的补偿导线。它由补偿导线线芯、绝缘层和护套等组成。它的特点是在参考端温度可能变化的范围内 (0℃～100℃或200℃) , 由补偿导线两极组成的热电偶的热电特性与所配热电偶热电特性相同, 使得热电偶回路中加入补偿导线后, 其热电势仅与测量端温度和补偿导线与电测仪器连接处温度有关。因此, 校准廉金属热电偶时应选用适当的补偿导线, 将其一端与被校热电偶参考端连接, 把被校热电偶参考端移至补偿导线输出端, 另一端与铜导线连接后再插入参考端恒温器内, 这样就可以满足校准需求。

廉金属热电偶主要有K、N、E、J、T五种类型, 其对应的补偿导线主要有KC、KX、NC、NX、EX、JX、TX七种类型。补偿导线型号及成分见表1。

补偿导线按材料类型分为延长型和补偿型。与所配用热电偶的热电极化学成分相同的补偿导线称为延长型补偿导线, 用字母“X”附在热电偶分度号之后表示, 如KX表示K型热电偶用延长型补偿导线。与所配热电偶的热电极化学成分不同的补偿导线称为补偿型补偿导线, 用字母“C”附在热电偶分度号之后表示, 不同合金丝可以应用于同一分度号的热电偶, 并用附加字母区别, 如KCA、KCB等。延长型和补偿型补偿导线的优缺点比较见表2。校准廉金属热电偶时应选用延长型补偿导线, 因为这种导线材料与所配用热电偶的材料相同, 在使用范围内可以满足校准准确度的要求, 不能使用补偿型补偿导线, 因为这种导线材料与所配用热电偶的材料不同, 会给校准结果带来不可忽视的误差。

补偿导线按热电特性的允差分为精密级 (符号S) 和普通级。当热电偶参考端温度为0℃时, 补偿导线的允差见表3。规范中明确提出补偿导线的技术要求为 (室温～70) ℃时允许偏差±0.2℃, 普通级补偿导线很难满足技术要求, 因此, 校准廉金属热电偶时应选用精密级补偿导线。

补偿导线按耐温等级分为一般用 (符号G) 和耐热用 (符号H) 。一般用补偿导线温度使用范围: (-40～100) ℃, 耐热用补偿导线温度使用范围: (-40～200) ℃, 补偿导线与热电偶连接点的温度不得超过规定的温度使用范围, 因为超过规定的温度使用范围补偿导线与热电偶的热电特性相差较大, 会产生较大的测量误差。校准廉金属热电偶时补偿导线与被校热电偶参考端连接点的温度一般不超过100℃, 因此, 应选用一般用补偿导线。

(1) 补偿导线只能用于校准2级廉金属热电偶, 校准1级廉金属热电偶时不能使用补偿导线。从原理上讲, 校准廉金属热电偶是不应该使用补偿导线的, 因为校准廉金属热电偶的目的是要确定廉金属热电偶本身回路中的热电势值, 从而确定与分度表的误差, 而接入补偿导线后, 由于补偿导线本身存在对分度表的误差, 会把补偿导线的误差叠加到被校热电偶回路中, 从而增大校准误差, 造成错误判断。所以对准确度要求较高的1级廉金属热电偶, 校准时是不允许使用补偿导线的。

(2) 规范中提出补偿导线的技术要求为 (室温～70) ℃时允许偏差±0.2℃, 这是指补偿导线满足±0.2℃时, 数据处理时不用考虑补偿导线的修正值, 补偿导线无法满足±0.2℃时, 数据处理时必须考虑补偿导线的修正值。同时, 建标时配备的补偿导线必须满足±0.2℃的要求。

(3) 补偿导线的使用长度约500mm。

(4) 各种补偿导线只能与相应型号的廉金属热电偶配用, 型号不一致不能使用。

(5) 补偿导线有正、负极之分, 使用时, 正、负极性不得接错, 否则不仅起不到补偿作用, 而且还会造成更大的测量误差。

如何判断补偿导线的型号和极性:将补偿导线的两端各剥去一小段绝缘层, 并将两根导线的一端绞接在一起, 然后放入沸水中, 两根补偿导线的另一端分别与铜导线连接后插入冰点槽中, 再将铜导线引向电测仪器。所测补偿导线的热电势若与表3中所列出的某一热电势相符合, 便可知该补偿导线的型号。据此, 与电测仪器正端连接的电极即为补偿导线的正极, 与电测仪器负端连接的电极即为补偿导线的负极。

(6) 由于补偿导线与廉金属热电偶的热电特性并不完全相同, 所以要求连接处的两个接点温度应尽量相同, 否则将引入测量误差。

(7) 补偿导线的绝缘层及护套应避免油渍浸浊而短路, 影响补偿导线的正常使用。