山東省萊州市計(jì)量測(cè)試所　冷學(xué)良

　　對(duì)于無(wú)前置放大的動(dòng)圈式溫度儀表，如XCT系列，因無(wú)室溫自動(dòng)補(bǔ)償裝置，操作工一旦不能及時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)械零位，冬夏兩季溫度顯示附加誤差就會(huì)高達(dá)20℃(對(duì)K型儀表而言)，這個(gè)誤差超出儀表基本誤差的兩倍。每次檢定，都要隨季節(jié)不同重新調(diào)節(jié)機(jī)械零位。為提高測(cè)量準(zhǔn)確度，降低誤差，在原有儀表的基礎(chǔ)上加裝一溫度補(bǔ)償裝置。    

　　一、工作原理

　　把具有正溫度系數(shù)的銅電阻，接到橋路的一臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，銅電阻R_cu變化，使橋路輸出一與溫度成正比變化的毫伏信號(hào)，此信號(hào)串接于熱電偶回路與電偶信號(hào)疊加，就能達(dá)到溫度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔谩ｋ娐穲D如圖所示:
    

　　二、電路解釋及參數(shù)設(shè)定

　　1.橋路設(shè)計(jì):
    R₁、R₂、R₃、R_cu組成橋路，為使兩支路I₁、I₂恒定且相等，不隨R_cu變化而變化，故取R₁、R₂較大且相等。
    取R₁=R₂=(1000±2)Ω(用精密金屬膜電阻，用萬(wàn)用電橋精選)。
    取R₃=10.00Ω(用精密金屬膜電阻，用萬(wàn)用電橋精選)，R_cu取值在0℃時(shí)也取10.00Ω，當(dāng)溫度在0℃時(shí)，R_cu=R₃，R₁=R₂，橋路平衡，A、B電位相等，U_BA=0，補(bǔ)償就是0℃。
    因?yàn)殂~電阻R_cu難以在0℃環(huán)境取值，故在室溫20℃時(shí)取。
    查表Cu50熱電阻微分電阻值:，
    則對(duì)10Ω的銅電阻的微分電阻值為:
    dR/dt=0.214/5=0.043Ω/℃
    所以在20℃，10Ω(0℃)的銅電阻值為:
    R_cu=10+0.043×20=10+0.86=10.86(Ω)
    用0.13mm漆包線在20℃下量出10.86Ω阻值，繞到骨架上，把R_cu接到橋路中。
    設(shè)I₁=I₂=1mA
    則在20℃時(shí)，U_BA=U_B-U_A=1mA×10.86Ω-1mA×10.00Ω=0.86mV。此值比在20℃時(shí)所要補(bǔ)償?shù)?.82mV稍大。所以I₁=I₂應(yīng)修正為0.95mA。
    即:U_BA=0.95×(10.86-10.00)=0.817≈0.82mV。符合要求。
    則橋路供電電壓:V=U_CD=0.95mV×(1000+10)Ω=0.96(V)，由于銅電阻的微分電阻值為線性的，所以在0～40℃范圍內(nèi)均符合要求。

　　2.電源設(shè)計(jì):
    電源用XCT儀表本身變壓器，本人試著用控制板電源、斷偶保護(hù)電源，對(duì)儀表均有影響，所以只好用指示燈電源，該電源交流為(5～6)V，整流為直流(6～7)V，對(duì)穩(wěn)壓的穩(wěn)定性來(lái)講偏低，所以只好采用倍壓整流。這樣U_ED在12V以上。
    D₁、D₂為IN4007。C₁、C₂取25V/100μF即可。R₃為限流電阻，D₃為穩(wěn)壓二極管，取穩(wěn)壓值為6V。
    若I_D3=10mA(此電流穩(wěn)壓值最好)，則=600Ω
    功率為V₂/R=36/600=6/100(W)，用1/4普通電阻即可。
    R₄為分壓電阻，此電阻取值要準(zhǔn)確，要用金屬膜電阻。
    R₄=U_F-U_C
    
    因?yàn)?I>U_F不一定正好為6V，對(duì)一支具體的穩(wěn)壓管可能有偏差，要用數(shù)顯表測(cè)量U_F，再算出R₄。U_F要用數(shù)顯表測(cè)出小數(shù)點(diǎn)后兩位，R₄也要精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。
    以上設(shè)計(jì)是對(duì)于配K型電偶的儀表而言，對(duì)于S型、E型等儀表，橋路電路可以不變，穩(wěn)壓6V以前的電路不變(這樣有利于批量生產(chǎn))，只是改變R₄，這樣U_CD就變了。I₁=I₂，則U_BA=U_B-U_A=I₁(10.86-10.00)就能改變，這樣就可以制作補(bǔ)償不同型號(hào)的溫度補(bǔ)償器。    

　　三、安裝

　　把R_cu裝在后面空余的接線柱上，其他元件焊到一廢棄的測(cè)量板上，裝到表一側(cè)的空余地方(鐵板留有長(zhǎng)方孔，裝上一個(gè)插座即可)，A、B端串接于電偶與測(cè)量電路，此電路經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，效果良好。

　　本附加電路原理與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本很低(約2～3元)，但對(duì)儀表的零位自動(dòng)補(bǔ)償效果很好，這樣可以消除溫度帶來(lái)的附加誤差，也可減少操作工隨時(shí)調(diào)機(jī)械零位麻煩，這是對(duì)動(dòng)圈表30年來(lái)的一次改革。