虹潤公司技術(shù)部：熱電偶的應用原理及使用方法

熱電偶原理：

熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：
①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達+2800℃（如鎢-錸）。
③構造簡(jiǎn)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(kāi)頭的限制，外有保護套管，用起來(lái)非常方便。
1．熱電偶測溫基本原理
將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來(lái)，構成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所
示。當導體A和B的兩個(gè)執著(zhù)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,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來(lái)工
作的。
2．熱電偶的種類(lèi)及結構形成
（1）熱電偶的種類(lèi)
常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶是指國家
標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它
有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準
化熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。
標準化熱電偶 我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標準生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。
(2)熱電偶的結構形式 為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：
① 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；
③ 補償導線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
3．熱電偶冷端的溫度補償
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，為了節省熱 電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到 儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)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測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。
在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

熱電偶的正確使用：

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(huà)說(shuō)，熱電偶不應裝在太靠近門(mén)和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍；熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃；熱電偶的安裝應盡可能避開(kāi)強磁場(chǎng)和強電場(chǎng)，所以不應把熱電偶和動(dòng)力電纜線(xiàn)裝在同一根導管內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)的區域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著(zhù)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，保護管和拉線(xiàn)板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，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。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護管取去。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。當用時(shí)間常數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。為了準確的測量溫度，應當選擇時(shí)間常數小的熱電偶。時(shí)間常數與傳熱系數成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數，除增加傳熱系數以外，zui有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無(wú)保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時(shí)校正及更換。
  4、熱阻誤差
  高溫時(shí)，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔。

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