熱電偶測溫儀大都帶有冷端補償系統(tǒng),我們采用“直接尋找補償值”方法來消除補償導(dǎo)線引起的誤差。以性能穩(wěn)定的直流電壓發(fā)生器或熱電偶溫度校驗儀作為源，以高精度數(shù)字多用表作為主標準器進行監(jiān)測，從而對高精度熱電偶測溫儀進行校準。同時，對冷端補償進行單獨的計量，更加準確地校準高精度熱電偶測溫儀。
1.校準原理和典型線路圖
性能穩(wěn)定的直流電壓發(fā)生器或熱電偶溫度校驗儀通過數(shù)字按鍵，輸入熱電偶測溫儀所需校準溫度點熱電勢。該模擬熱電勢值由高精度數(shù)字多用表作為主標準器進行監(jiān)測，以調(diào)節(jié)熱電偶溫度校驗儀輸出熱電勢;此時被校高精度熱電偶測溫儀再通過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換采樣(或在A/D芯片進行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換采樣)獲取信號的數(shù)字信息，最后通過單片機(或嵌入式系統(tǒng))將采集所得數(shù)字信息通過軟件
計算成對應(yīng)的溫度值。同時，冷端測量電路自動測量的冷端溫度通過補償導(dǎo)線在測量端與冰點端的溫差所產(chǎn)生的補償熱電勢進行補償。
2.冷端補償
(1)冷端補償必要性
由于冷端補償法的使用點多面廣，與熱電偶配用的溫度二次儀表大都帶有冷端補償系統(tǒng)，對這類儀表的檢測是溫度二次儀表檢測的一個重要部分。參照JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀》檢定規(guī)程的規(guī)定，對與熱電偶配用的數(shù)字溫度二次儀表的基本誤差的檢測，采用的方法是將被檢儀表連接補償導(dǎo)線插入冰點器，再用銅導(dǎo)線與信號源連接,輸入直流電壓信號來測量儀表的誤差。考慮到以下幾個方面:補償導(dǎo)線盡管有20℃時的修正值，其修正值本身的擴展不確定度U=0.3℃(k=2);由于材料氧化、彎折而引起應(yīng)力變化等會帶來性能的漸變及熱電偶的不穩(wěn)定;溫度差異帶來的修正值的差異，冷端溫度并不一定是20℃，而修正值一律采用20℃時的修正數(shù)據(jù)，存在一定誤差。采用直接尋找補償值，來消除補償導(dǎo)線引入的誤差。
(2)冷端補償方式
為了減少補償導(dǎo)線所帶來的誤差，嘗試采用能在20℃附近調(diào)溫的恒溫槽來代替冰點器，該恒溫槽溫度設(shè)定偏差要求不高，均勻性必須保證不大于0.10℃。將恒溫槽的溫度設(shè)定為T0=20℃，補償導(dǎo)線一端短接插入恒溫槽，另一端直接接入被檢儀表(高精度數(shù)字多用表儀表)。如被檢儀表有零位校正功能則先校正零位。待被檢儀表冷端恒定后，測量此時的電勢值Δe，按式(1)將其換算成溫度值ΔT:
式中:——熱電偶在20℃時的微分電勢值。
將恒溫槽溫度調(diào)整為T1，待槽溫恒定后，再測電勢值Δe，重復(fù)以上步驟，直到ΔT盡可能接近零，即恒溫槽的溫度與被檢儀表的冷端溫度一致(一般取ΔT<0.10℃)，此時用被檢儀表讀取示值td。另用標準鉑電阻讀取恒溫槽溫度t0。按檢定規(guī)程的規(guī)定方法對被檢儀表進行檢測，只是用Δe來代替原來補償導(dǎo)線20℃時的修正值，這樣可以提高標準裝置的準確度，從而實現(xiàn)對高準確度的配熱電偶測溫儀表的檢定。
(3)冷端補償綜合誤差
同時也可以精確地測出被檢儀表的冷端補償誤差Δt補:
式中:Δt補——被校高精度熱電偶測溫儀的冷端補償誤差;td——由被檢熱電偶測溫儀讀取的溫度指示值;t0——由標準鉑電阻讀取恒溫槽溫度值;Δe——補償導(dǎo)線實際溫度下的修正值;——熱電偶在20℃時的微分電勢值。
3.校準計算
性能穩(wěn)定的直流電壓發(fā)生器或熱電偶溫度校驗儀、高精度數(shù)字多用表、高精度熱電偶測溫儀一起在校準環(huán)境條件下恒溫2h以上，并通電預(yù)熱30min。其中，高精度數(shù)字多用表測量前需自校清零或手動清零。而對于零點和量程可調(diào)的溫度校驗儀，應(yīng)按規(guī)定進行調(diào)校，校準過程中不允許再做調(diào)校。校準時采用高精度數(shù)字溫度計(如自校式鉑電阻溫度計等)進行監(jiān)測，并做好冰點器恒溫工作，取校準開始和結(jié)束兩次平均值計算零點修正值。計算公式(以輸入基準法為例):
式中:t——被校熱電偶測溫儀顯示的溫度值;ts——標準儀器輸入電量值所對應(yīng)的被檢校溫度值;±b——被校熱電偶測溫儀的分辨力;——被校點ti的微分熱電勢;Δe——補償導(dǎo)線實際溫度下的修正值。
