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补偿导线工作原理是什么？
答：由热电偶的测温原理可知，热电偶产生的热电势与热端（又称测量端）、参比端（又称冷端）的热电势有关，只有参比端温度t1?为零或恒定不变，热电势才是热端温度的单值函数（见图1）。如果不补偿的话，则热电偶的参比端温度与仪表接线端温度t2间的温差t1-t2越大，测量误差也越大。由于大多数热电偶的热电势与温度的关系近似线性，所以造成的测量误差大致等于上述温差。以K?分度号的镍铬-镍硅热电偶为例，当t1=50℃，t2=20℃时，如热端温度为1000℃，则显示温度仅969℃，误差达31℃。
实际应用时，由于热电偶参比端的接线盒通常暴露在大气中，温度变化较大，如不采取措施，接线盒内温度既不可能为零，也不可能保持某个温度恒定不变，由此引起测量误差。由于与热电偶相连的二次仪表（如显示器、记录仪）、I/O插卡等均带环境温度补偿，可对这些装置与热电偶的接线点（即仪表接线端）温度t2进行补偿。由此可见，关键是如何对热电偶的参比端温度t1?进行补偿。目前有多种参比端补偿方法，如恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等，但较常用的就是补偿导线法。
本文首先叙述补偿导线的原理和分类，然后介绍补偿导线应用中通常需要了解的几个问题。
二、补偿导线的工作原理及分类
1、补偿导线的工作原理
在一定温度范围内，热电性能与热电偶热电性能很相近的导线称为热电偶的补偿导线。
按热电偶中间温度定则，热电偶测温回路的总电势值只与热端和参比端的温度有关，而不受中间温度变化的影响，所以可用与热电偶材料相匹配的补偿导线来代替需要延伸的贵重热电偶材料，将参比端由热电偶接线盒延伸到仪表接线端，由补偿导线对原参比端温度进行补偿。
补偿导线除了可减少测量误差外，还有以下优点：可改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能，如采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的柔韧性，使连接方便，也易于屏蔽外界干扰；可降低测量线路成本。
2、补偿导线的分类
从原理上分延长型和补偿型，延长型其合金丝的名义化学成分与配用的热电偶相同，因而热电势也相同，在型号中以"X"表示，补偿型其合金丝名义化学成分与配用的热电偶不同，但在其工作温度范围内，热电势与所配用热电偶的热电势标称值相近，在型号中以"C"表示。
从补偿精度分普通级和精密级，精密级补偿后的误差大体上只有普通级的一半，通常用在测量精度要求较高的地方。如S、R分度号的补偿导线，精密级的允差为±2.5℃,普通级的允差为±5.0℃;K?、N分度号的补偿导线，精密级的允差为±1.5℃,普通级的允差为±2.5℃。在型号中普通级的不标，精密级的加"S"表示。
从工作温度分一般用和耐热用，一般用工作温度为0?~?100℃（少数为0?~?70℃）;耐热用工作温度为0?~?200℃。
此外，可以线芯多少分为单股和多芯（软线）补偿导线，以是否带屏蔽层分为普通型和屏蔽型补偿导线，还有**于防爆场合的本质安全电路用的补偿导线。

补偿导线作用的实质是热电偶的延长
热电偶的补偿导线是在一定温度范围内（包括常温0）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线，用他们连接热电偶与测量装置，相当于将热电偶延长到测量装置。
由于”热电偶的补偿导线是在一定温度范围内（包括常温0）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线“，它是可以在一定范围内构成热电偶（实际上补偿型的补偿导线和同分度热电偶是同材质的），根据热电偶的中间导体定律“在热电偶回路中接入中间导体（*三导体）只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响。也就是说在不计热电偶的影响时，补偿导线也可以产生热电势，其大小等于热电偶尾端与测量装置之间的温差电势。
正确使用时，热电偶的电势和补偿导线电势叠加，在冷热端温度不变的情况下，随着热电偶与补偿导线连接处的温度变化，热电偶的温差电势增大补偿导线的温差电势减小，反之亦然，达到补偿热电偶与测量装置之间的温度变化所产生的影响。?测量装置测到的是热电偶产生的热电势与补偿导线产生的补偿电势的叠加电势。
热电偶用补偿导线的作用是来延伸热电极即移动热电偶的冷端，与显示仪表联接构成测温系统。产品主要应用于各种测温装置，已被广泛用于石油、化工、冶金、电力等部门。
一般来说，热电偶离测温表可能距离几十米，热电偶冷端（出线端）温度与测温表环境温度不同（甚至可达几十度）。
如果用普通铜导线，根据热电偶原理，接线处又会产生温差电势，就会产生测量误差。
远距离传输导线的压降问题，因为测温表输入阻抗较高，热电偶产生的温差电势（毫伏级）传输电流（微A级)很小，导线上压降损失很小，在一般情况下，在误差范围内。所以有热电偶变送器，输入热电偶信号，输出4-20ma，这样可以不要补偿导线，也可以远距离传输了。
如果采用补偿导线（必须和热电偶分度号匹配），它选用的金属材料，可以在接线处产生尽可能小的温差电势，尽可能减小测温误差。也就是说，将热电偶冷端移到测温表处。
热电偶与显示仪表的接线是否只能用补偿导线？


前面谈到“不能用铜导线来替代补偿导线”，那么热电偶与显示仪表的接线是否就只能用补偿导线了？实际上并非如此。关键看怎么应用，如在以下场合就可以：


1、使用铂铑30-铂铑6热电偶（又称为双铂铑热电偶）的场合


这种高温热电偶的特点是：在室温下它的热电势较小（25℃时为-2μV，60℃时为6μV），故可以忽略参比端温度变化的影响，所以铂铑30-铂铑6热电偶不使用补偿导线，而用铜导线进行接线。


2、使用一体化温度变送器的场合


一体化温度变送器尺寸很小，设计、制造时就是考虑安装在热电偶的接线盒内的。这类温度变送器大多是两线制的，其输出为4-20mA电流信号。电流信号具有便于远传、便于转换为电压信号、抗干扰能力强、一个温度信号了送至多台仪表或DCS板卡使用等优点。所以温度测量、控制系统选用一体化温度变送器是很适用的，并且是用铜导线来进行接线了。
经验分享


如果原现场用补偿导线来连接热电偶和仪表，后现场热电偶更换为一体化热电偶温度变送器，此时是否需要将补偿导线更换为铜导线？


正确答案：原补偿导线可以直接作为传输4-20mA电流信号的信号线使用，不用更换也可使用。但需注意：补偿导线比较硬，与热电偶温度变送器接线时略有不便，连接必须牢固可靠且不能损坏温度变送器接线端子！
补偿导线的工作原理_能否用铜导线替代补偿导线
由热电偶的测温原理可知，热电偶产生的热电势与热端（又称测量端）、参比端（又称冷端）的热电势有关，只有参比端温度t1为零或恒定不变，热电势才是热端温度的单值函数（见图1）。如果不补偿的话，则热电偶的参比端温度与仪表接线端温度t2间的温差t1-t2越大，测量误差也越大。由于大多数热电偶的热电势与温度的关系近似线性，所以造成的测量误差大致等于上述温差。以K分度号的镍铬-镍硅热电偶为例，当t1=50℃，t2=20℃时，如热端温度为1000℃，则显示温度仅969℃，误差达31℃。


实际应用时，由于热电偶参比端的接线盒通常暴露在大气中，温度变化较大，如不采取措施，接线盒内温度既不可能为零，也不可能保持某个温度恒定不变，由此引起测量误差。由于与热电偶相连的二次仪表（如显示器、记录仪）、I/O插卡等均带环境温度补偿，可对这些装置与热电偶的接线点（即仪表接线端）温度t2进行补偿。由此可见，关键是如何对热电偶的参比端温度t1进行补偿。目前有多种参比端补偿方法，如恒温法、补偿电桥法、补偿热电偶法、补偿导线法等，但较常用的就是补偿导线法。
补偿导线仪表盘接线点的位置
我们知道，补偿导线只是把热电偶的参比端延长，起到移动参比端位置的作用，延伸后的参比端温度应当恒定或配用本身具有参比端温度自动补偿的装置，否则仍可能因新的参比端温度变化引起测量误差。
比如在仪表盘内接线时，由于常用盘装显示器、记录仪本身因通电而发热，使其接线端子处的温度**仪表盘接线端子处的温度。当热电偶的补偿导线引进仪表盘后，如果将其接到仪表盘的接线端子上，而仪表盘的接线端子与仪表接线端子间用铜线连接，则因上述温差存在将造成测量误差。所以较好将补偿导线跨过仪表盘的接线端子直接与仪表的接线端子相连。
补偿型与延伸型补偿导线的比较
K分度号的补偿导线有补偿型KC补偿导线与延伸型KX补偿导线，以下性能对照表2可以供实际选用时参考。表2K分度号补偿型与延伸型补偿导线的性能比较性能补偿型KC延伸型KX材质与热电偶材质不同与热电偶材质相同热电势特性一定温度范围内，与配用热电偶相近与配用热电偶相同误差曲线非线性，随温度而变线性使用温度范围受限制（如一般用补偿导线为100℃）不受限制（仅取决于绝缘材料）线路电阻低（约0.8Ω/m，mm2）高（1.5Ω/m，mm2）补偿接点干扰因两种不同材料构成补偿接点，可能产生干扰无补偿精度低高价格低高（约高1～2倍）
用铜导线替代补偿导线会产生测量误差