熱電偶測溫原理及常見故障

1、熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是：測量精度高。因熱電偶直接與被測對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。測量范圍廣。常用的熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。1熱電偶測溫基本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B

2、的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。常用的熱電偶材料有：熱電偶分度號(hào)    熱電極材料        正極    負(fù)極    S    鉑銠10    純鉑    R    鉑銠13    純鉑    B    鉑銠30    鉑銠6

3、    K    鎳鉻    鎳硅    T    純銅    銅鎳    J    鐵      銅鎳    N    鎳鉻硅  鎳硅    E    鎳鉻    銅鎳2熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電

4、勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3熱電偶冷端的溫度

5、補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對(duì)測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。熱電偶冷端補(bǔ)償原理熱電偶測量溫度時(shí)要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端

6、）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將影響嚴(yán)重測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。 熱電偶的冷端補(bǔ)償通常采用在冷端串聯(lián)一個(gè)由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個(gè)橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻，另外有一個(gè)橋臂由（銅）熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化（比如升高），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢也將變化（減小），而此時(shí)串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化（升高）。如果參數(shù)選擇得好且接線正確，電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變化的量相等，整個(gè)熱電偶測量回路的總輸出電壓（電勢）正好真實(shí)反映了所測量的溫度值。這就是

7、熱電偶的冷端補(bǔ)償原理。熱電偶溫度表是目前應(yīng)用最廣泛的一種溫度表，熱電偶溫度表是一種溫度電測儀表，它通常由熱電偶、熱電偶冷端溫度補(bǔ)償裝置(或元件)和顯示儀表三部分組成，三者之間用導(dǎo)線連接起來。熱電偶測溫原理熱電偶是通過把兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體線狀材料A和B的一端焊接起來而形成的，A、B就稱為熱電極(或熱電偶絲)。焊接起來的一端置于被測溫度t處，稱為熱電偶的熱端(或稱測量端、工作端);非焊接端稱為冷端(或參考端、自由端)，冷端則置于被測對(duì)象之外溫度為t0的環(huán)境中。如把熱電偶的兩個(gè)冷端也連接起來則形成一個(gè)閉合回路，如圖2-1所示，則當(dāng)熱端溫度和冷端溫度不相等，即tto時(shí)，回路中有電流流過，這說明在回

8、路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢，由于熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同而產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為熱電(動(dòng))勢，上述理象稱為熱電效應(yīng)，或稱塞貝克效應(yīng)。熱電偶就是利用熱電效應(yīng)來測量溫度的。進(jìn)一步的研究表明，熱電勢是由接觸電勢和溫差電組成的。1.接觸電勢兩種均質(zhì)導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，由于A和B中自由電子密度不同（設(shè)自由電子密度NA>NB)，導(dǎo)體A將通過接點(diǎn)向?qū)wB進(jìn)行自由電子擴(kuò)散，則A失電子，B積累電子，從而使接點(diǎn)兩側(cè)產(chǎn)生電位差，建立了靜電場E，如圖2-2所示，靜電場E的存左將阻止自由電子繼續(xù)擴(kuò)散。當(dāng)擴(kuò)散力和電場力的作用相互平衡時(shí)。電子的擴(kuò)散就相對(duì)停止，最終在接點(diǎn)兩側(cè)之間產(chǎn)生電勢，此電勢稱為接觸電勢，用符號(hào)eAB(t)表示，其

9、中t為接點(diǎn)處的溫度，接觸電勢的大小與接觸面溫度t和兩種導(dǎo)體的性質(zhì)有關(guān)，方向如圖2-2所示，由電子密度小的電極指向電子密度大的電極。2.溫差電勢因?qū)w的自由電子密度會(huì)隨溫度升高而增大，因此當(dāng)同一導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)(如圖2-3所示)，溫度高的一端自由電子密度將高于溫度低的一端，因此在兩端之間也會(huì)出現(xiàn)與接觸電勢中相似的自由電子擴(kuò)散過程，最終在導(dǎo)體的兩端間產(chǎn)生電位差，建立起電勢，這種電勢被稱為溫差電勢，用符號(hào)eA(t，to)表示，其大小與導(dǎo)體兩端溫度t、to及導(dǎo)體性質(zhì)有關(guān)，如圖2-3所示由低溫端指向高溫端。為了便于分析問題，溫差電勢有時(shí)也寫成下面的形式，即eA(t，to)=eA(t)-eA(to)。3

10、.熱電勢綜上所述，在圖2-1所示的熱電偶回路中，當(dāng)tt0，NANB時(shí)，回路內(nèi)將產(chǎn)生兩個(gè)接觸電勢eAB(t)和AB(to)，兩個(gè)溫差電勢eA(t，to)和eB(t，to)。各電勢的方向如圖中所示。這時(shí)，回路的總電勢，即熱電勢EAB(t，to)是這些接觸電勢和溫差電勢的代數(shù)和，即EAB(t，to)= eAB(t) - eA(，to) - eAB(to) + eB(t，to) = eAB(t)-eA(t) - eA(to) - eAB(to) + eB(t) - eB(to) = eAB(t) - eA(t) + eB(t) - eAB(tO) - eA(to) + eB(to) = fAB(t)

11、fAB(to)由于溫差電勢比接觸電勢小，又t>tO，所以在總電勢EAB(t，tO)中，接觸電勢eAB(t)所占百分比最大，故總電勢EAB(t，to)的方向取決于eAB(t)的方向。又因A的電子密度大，所以A為正極，B為負(fù)極，在正熱電極里，電勢的方向由熱端指向冷端。上式表明，當(dāng)兩個(gè)熱電極的材料選定后，熱電勢就是兩個(gè)分別與接點(diǎn)溫度有關(guān)的函數(shù)之差。如果冷端溫度to保持不變，則fAB(to) = C(常數(shù))，那么，EAB(t，to)=fAB(t) C，熱電勢就與熱端溫度t成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，測得熱電勢EAB(t，to)，就可以確定被測溫度t的數(shù)值，這就是熱電偶測量溫度的原理。為了使用方便，標(biāo)準(zhǔn)

12、化熱電偶的熱端溫度與熱電勢之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系都有函數(shù)表可查。這種函數(shù)表是在冷端溫度為0條件下，通過實(shí)驗(yàn)方法制定出來的，稱為熱電偶分度表。熱電偶分度表可用于表達(dá)熱電偶的熱電特性。幾種常用熱電偶的分度表見附表1附表5。應(yīng)注意to不等于0時(shí)不能使用分度表由t直接查EAB(t，to)值，也不能直接由EAB(t，to)查t附表1：鉑銠10-鉑熱電偶分度表（分度號(hào)為S；參考端溫度為0；mV)附表2：鉑銠13-鉑熱電偶分度表（分度號(hào)為R；參考端溫度為0；mV)附表3：鉑銠30-鉑銠6熱電偶分度表(分度號(hào)為B；冷端溫度為0；mV)附表4：鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表 (分度號(hào)為K；冷端溫度為0；mV)附表5：鎳鉻-銅鎳

13、(康銅)熱電偶分度表 (分度號(hào)為E；冷端溫度為0；mV)（S型熱電偶）鉑銠10-鉑熱電偶 鉑銠10-鉑熱電偶（S型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極（SP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為10%，含鉑為90%，負(fù)極（SN）為純鉑，故俗稱單鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1300，短期最高使用溫度為1600。 S型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。它的物理，化學(xué)性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于S型熱電偶具有優(yōu)良的綜合性能，符合國際使用溫標(biāo)的S型熱電偶，

14、長期以來曾作為國際溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，“ITS-90”雖規(guī)定今后不再作為國際溫標(biāo)的內(nèi)查儀器，但國際溫度咨詢委員會(huì)（CCT）認(rèn)為S型熱電偶仍可用于近似實(shí)現(xiàn)國際溫標(biāo)。 S型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。 （R型熱電偶）鉑銠13-鉑熱電偶 鉑銠13-鉑熱電偶（R型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極（RP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為13%，含鉑為87%，負(fù)極（RN）為純鉑，長期最高使用溫度為1300，短期最高使用溫度為1600。 R型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)

15、確度最高，穩(wěn)定性最好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。其物理，化學(xué)性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于R型熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當(dāng)，在我國一直難于推廣，除在進(jìn)口設(shè)備上的測溫有所應(yīng)用外，國內(nèi)測溫很少采用。1967年至1971年間，英國NPL，美國NBS和加拿大NRC三大研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)合作研究，其結(jié)果表明，R型熱電偶的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性比S型熱電偶均好，我國目前尚未開展這方面的研究。 R型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。 （B型熱電偶）鉑銠30-鉑銠6熱電偶 鉑銠3

16、0-鉑銠6熱電偶（B型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極（BP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為30%，含鉑為70%，負(fù)極（BN）為鉑銠合金，含銠為量6%，故俗稱雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1600，短期最高使用溫度為1800。 B型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長，測溫上限高等優(yōu)點(diǎn)。適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中。B型熱電偶一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)樵?50范圍內(nèi)熱電勢小于3V。 B型熱電偶不足之處是熱電勢，熱

17、電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。 （K型熱電偶）鎳鉻-鎳硅熱電偶 鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型熱電偶）是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。正極（KP）的名義化學(xué)成分為：Ni：Cr=90：10，負(fù)極（KN）的名義化學(xué)成分為：Ni：Si=97：3，其使用溫度為-2001300。 K型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性惰性氣氛中。廣泛為用戶所采用。 K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。 （N

18、型熱電偶）鎳鉻硅-鎳硅熱電偶 鎳鉻硅-鎳硅熱電偶（N型熱電偶）為廉金屬熱電偶，是一種最新國際標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶，是在70年代初由澳大利亞國防部實(shí)驗(yàn)室研制成功的它克服了K型熱電偶的兩個(gè)重要缺點(diǎn)：K型熱電偶在300500間由于鎳鉻合金的晶格短程有序而引起的熱電動(dòng)勢不穩(wěn)定；在800左右由于鎳鉻合金發(fā)生擇優(yōu)氧化引起的熱電動(dòng)勢不穩(wěn)定。正極（NP）的名義化學(xué)成分為：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，負(fù)極（NN）的名義化學(xué)成分為：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用溫度為-2001300。 N型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜，不

19、受短程有序化影響等優(yōu)點(diǎn),其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶,是一種很有發(fā)展前途的熱電偶. N型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。 （E型熱電偶）鎳鉻-銅鎳熱電偶 鎳鉻-銅鎳熱電偶（E型熱電偶）又稱鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉金屬的熱電偶，正極（EP）為：鎳鉻10合金，化學(xué)成分與KP相同，負(fù)極（EN）為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為：55%的銅，45%的鎳以及少量的錳，鈷，鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為-200900。 E型熱電偶熱電動(dòng)勢之大，靈敏度之高屬所有熱電偶之最，宜制成熱電堆，測量微小的溫度變化。對(duì)于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏，宜用于濕度較高的

20、環(huán)境。E熱電偶還具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅，鐵-康銅熱電偶，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為用戶采用。 E型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性氣氛中，熱電勢均勻性較差。 （J型熱電偶）鐵-銅鎳熱電偶 鐵-銅鎳熱電偶（J型熱電偶）又稱鐵-康銅熱電偶，也是一種價(jià)格低廉的廉金屬的熱電偶。它的正極（JP）的名義化學(xué)成分為純鐵，負(fù)極（JN）為銅鎳合金，常被含糊地稱之為康銅，其名義化學(xué)成分為：55%的銅和45%的鎳以及少量卻十分重要的錳，鈷，鐵等元素，盡管它叫康銅，但不同于鎳鉻-康銅和銅-康銅的康銅，故不能用EN和TN來替換。鐵-康銅熱電偶的覆蓋測量溫區(qū)為-2001200，但通

21、常使用的溫度范圍為0750 J型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),廣為用戶所采用。 J型熱電偶可用于真空，氧化，還原和惰性氣氛中，但正極鐵在高溫下氧化較快，故使用溫度受到限制，也不能直接無保護(hù)地在高溫下用于硫化氣氛中。 （T型熱電偶）銅-銅鎳熱電偶 銅-銅鎳熱電偶（T型熱電偶）又稱銅-康銅熱電偶，也是一種最佳的測量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極（TP）是純銅，負(fù)極（TN）為銅鎳合金，常之為康銅，它與鎳鉻-康銅的康銅EN通用，與鐵-康銅的康銅JN不能通用，盡管它們都叫康銅，銅-銅鎳熱電偶的蓋測量溫區(qū)為-200350。 T型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)

22、勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),特別在-2000溫區(qū)內(nèi)使用，穩(wěn)定性更好，年穩(wěn)定性可小于±3V，經(jīng)低溫檢定可作為二等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低溫量值傳遞。 T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差，故使用溫度上限受到限制。熱電偶的基本知識(shí)熱電偶常見故障原因及其處理方法四、熱電偶常見故障原因及其處理方法 熱電偶常見故障原因及處理方法見表4-1 表4-1熱電偶常見故障原因及處理方法 故障現(xiàn)象可能原因處理方法熱電勢比實(shí)際值?。@示儀表指示值偏低） 熱電極短路找出短路原因，如因潮濕所致，則需進(jìn)行干燥；如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子熱電偶的接線柱處積灰，造成短路清掃積灰補(bǔ)償導(dǎo)

23、線線間短路找出短路點(diǎn)，加強(qiáng)絕緣或更換補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶熱電極變質(zhì)在長度允許的發(fā)問下，剪去變質(zhì)段重新焊接，或更換新熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性接反重新接正確補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶安裝位置不錄或插入深度不符合要求重新按規(guī)定安裝熱電偶冷端溫度補(bǔ)償不符合要求調(diào)整冷端補(bǔ)償器熱電偶與顯示儀表不配套更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套熱電勢比實(shí)際值大（顯示儀表指示值偏高）熱電偶與顯示儀表不配套更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套更換補(bǔ)償導(dǎo)線使之相配套有直流干擾信號(hào)進(jìn)入排除直流干擾熱電勢輸出不穩(wěn)定熱電偶接線柱與熱電極接觸不良將接線柱螺絲擰緊熱電偶測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接

24、地找出故障點(diǎn)，修復(fù)絕緣熱電偶安裝不牢或外部震動(dòng)緊固熱電偶，消除震動(dòng)或采取減震措施熱電極將斷未斷修復(fù)或更換熱電偶外界干擾（交流漏電，電磁場感應(yīng)等）查出干擾源，采用屏蔽措施熱電偶熱電勢誤差大熱電極變質(zhì)更換熱電極熱電偶安裝位置不當(dāng)改變安裝位置保護(hù)管表面積灰清除積灰  熱電偶的正確使用薛福連正確使用熱電偶不但可以準(zhǔn)確得到溫度的數(shù)值，保證產(chǎn)品合格，而且還可節(jié)省熱電偶的材料消耗，既節(jié)省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導(dǎo)率和時(shí)間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。1、安裝不當(dāng)引入的誤差如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱

25、的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的810倍；熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測溫的準(zhǔn)確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100；熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場，所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴(yán)重

26、，這不僅會(huì)引起熱電勢的損耗而且還會(huì)引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。3、熱惰性引入的誤差由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確的測量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比

27、熱成正比，如要減小時(shí)間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時(shí)校正及更換。4、熱阻誤差高溫時(shí)，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差。切記勿將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接反李強(qiáng) （龍口市計(jì)量檢定測度所） 從事溫度計(jì)量工作的同志都知道，熱電偶的工作原理-兩種不同導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)它的兩端溫度相等時(shí)，其回路熱電勢為零。當(dāng)熱電偶工作端與積壓由端溫度

28、不相等時(shí)，叛亂合回路中產(chǎn)生熱是勢。熱電勢的大小與兩端溫度差有關(guān)。熱電偶的自由端溫度不是一個(gè)恒定值。廠家都采用熱電偶專用線-補(bǔ)償導(dǎo)線。將熱電偶延長到一個(gè)恒定的溫度處，補(bǔ)償了熱電偶的熱電勢，即 。 在日常檢測過程中，有不少廠家電工對(duì)補(bǔ)償導(dǎo)線的作用不了解，只知道補(bǔ)償導(dǎo)線是熱電偶與儀表連接的專用線。而不知道補(bǔ)償導(dǎo)線有正負(fù)極之說，隨意將補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶和儀表連接，這是錯(cuò)誤的，會(huì)引起很大的誤差。就以我市某一機(jī)械加工廠為例，當(dāng)時(shí)工件的工藝要求液火920。操作者也按工藝要求定值，儀表 指示正常。液火后，工件出現(xiàn)紋狀，使一爐工件報(bào)廢。分析事故中，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償導(dǎo)線接反，校正后，爐內(nèi)溫度為973。當(dāng)時(shí)質(zhì)變電偶自由端溫度

29、為45，室內(nèi)溫度為18。計(jì)算接反后造成溫度誤差為：=1.817mV=0.718mV 相當(dāng)于53.13。以上事例說明，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接反后，能引起相當(dāng)大的溫度誤差。因而，勿將補(bǔ)償導(dǎo)線接反。1. 熱電偶測溫原理   兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度T和T0不同時(shí)，則在該回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),該電動(dòng)勢稱為熱電勢。這兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，導(dǎo)體A、B稱為熱電極。兩個(gè)接點(diǎn)，一個(gè)稱熱端，又稱測量端或工作端，測溫時(shí)將它置于被測介質(zhì)中;另一個(gè)稱冷端，又稱參考端或自由端，它通過導(dǎo)線與顯示儀表相連。 接觸電勢是由于

30、兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢。兩種導(dǎo)體接觸時(shí)，自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散， 在接觸處失去電子一側(cè)帶正電，得到電子一側(cè)帶負(fù)電，擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)平衡時(shí)，在接觸面的兩側(cè)就形成穩(wěn)定的接觸電勢。接觸電勢的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度。兩接點(diǎn)的接觸電勢eAB(T)和eAB（T0）可表示為 式中： K波爾茲曼常數(shù)； e單位電荷電量； NAT、NBT和NAT0、NBT0溫度分別為T和T0時(shí)，A、B兩種材料的電子密度。  溫差電勢是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢。同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時(shí)，高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑

31、到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電，低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電，因此，在導(dǎo)體兩端便形成接觸電勢，其大小由下面公式給出：   式中, NAt和NBt分別為A導(dǎo)體和B導(dǎo)體的電子密度，是溫度的函數(shù)。 熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢為 eAB(T, T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0)       在總熱電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多，可忽略不計(jì)， 則熱電偶的熱電勢可表示為 ：eAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0) 對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度

32、T0恒定時(shí)，eAB(T0)=c為常數(shù)，則總的熱電動(dòng)勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即 eAB(T,T0)=eAB(T)-c=f(T) 這一關(guān)系式在實(shí)際測量中是很有用的，即只要測出eAB（T， T0）的大小，就能得到被測溫度T，這就是利用熱電偶測溫的原理。 二、熱電偶基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律: 由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢的大小只與兩材料及兩接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極各處的溫度分布無關(guān)。即如材料不均勻，當(dāng)導(dǎo)體上存在溫度梯度時(shí)，將會(huì)有附加電動(dòng)勢產(chǎn)生。這條定理說明， 熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的均質(zhì)材料構(gòu)成。 2、中間導(dǎo)體定律：利用熱電偶進(jìn)行測溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和

33、儀表，接入導(dǎo)線和儀表后會(huì)不會(huì)影響回路中的熱電勢呢？中間導(dǎo)體定律說明，在熱電偶測溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)回路的總熱電勢沒有影響。 3、中間溫度定律：在熱電偶測溫回路中，tc為熱電極上某一點(diǎn)的溫度，熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為t、t0時(shí)的熱電勢eAB(t, t0)等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度t、tc和tc、t0時(shí)的熱電勢eAB(t, tc)和eAB(tc, t0)的代數(shù)和，即 eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,t0該定律是參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)，在實(shí)際熱電偶測溫回路中, 利用熱電偶這一性質(zhì), 可對(duì)參考端溫度不為0的熱電勢進(jìn)行修正。三、熱電偶的

34、結(jié)構(gòu)形式為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對(duì)象的測溫要求和條件，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。 1、普通型熱電偶：普通型結(jié)構(gòu)熱電偶工業(yè)上使用最多，它一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成。普通型熱電偶按其安裝時(shí)的連接形式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動(dòng)法蘭連接、無固定裝置等多種形式。 2、鎧裝型熱電偶：鎧裝熱電偶又稱套管熱電偶。它是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工而成的堅(jiān)實(shí)組合體，鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)是測溫端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上，因此被廣泛用在許多工業(yè)部門中。 3、薄膜熱電偶：薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法蒸鍍到絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶， 薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。杀〉?.010.1m），具有熱容量小、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，熱響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí)，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動(dòng)態(tài)溫度測量。 四、熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線及冷端溫度的補(bǔ)償方法當(dāng)熱電偶材料選定以后，熱電動(dòng)勢只與熱端和冷端溫度有關(guān)。因此只有當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，熱電偶的熱電勢和熱端溫度才有單值的函數(shù)關(guān)系。熱電偶的分度表是以冷端溫度0作為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的，而在實(shí)際使用過程中，冷端溫度往往不為0，所以必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行處理，消除冷端溫度的影響。 那么熱端溫度為t時(shí)，分度表所對(duì)應(yīng)的熱電