摘 要：工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境溫度要求較高，為保證溫度在生產(chǎn)范圍內(nèi)，需要利用儀器進(jìn)行環(huán)境測溫。而最常的測溫儀器就是熱電偶溫度計。熱電偶的優(yōu)勢較多，能夠更精確的測出環(huán)境溫度來指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。但由于眾多因素的綜合影響，熱電偶的使用會出現(xiàn)一定的誤差而失準(zhǔn)。研究熱電偶溫計量問題對解決生產(chǎn)難題具有重要作用。本文簡要說明了熱電偶的測溫基本原理，分析了熱電偶溫度計測量誤差來源和原因，并提出熱電偶誤差校正的有效方法，給出熱電偶的使用注意事項，為熱電偶的維護和保養(yǎng)提供一些參考。
工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的控制因素，對工業(yè)生產(chǎn)的意義重大。為了實現(xiàn)精確化控制溫度，熱電偶測溫儀表應(yīng)用越來越廣泛。熱電偶溫度傳感器能夠直接與環(huán)境接觸，省去中間介質(zhì)的傳遞，溫度測量更精確，誤差更小。而且熱電偶結(jié)構(gòu)簡單，造型可根據(jù)需求隨意變化，操作簡單，性價比很高。但是，熱電偶的使用需要嚴(yán)格的操作規(guī)程，一旦使用不規(guī)范，或保養(yǎng)不到位，熱電偶就會產(chǎn)生溫量計量誤差，給工業(yè)生產(chǎn)帶來困擾。因此，對熱電偶的誤差來源進(jìn)行分析并尋找解決對策是十分必要的。
1 熱電偶工作原理
熱電偶進(jìn)行測溫時，利用塞貝克效應(yīng)（Seebeckeffect），將不同熱導(dǎo)體間的溫度差轉(zhuǎn)化成電信號，再利用二次儀表轉(zhuǎn)化為我們直觀看到的溫度顯示值。當(dāng)溫度差越大時，不同導(dǎo)體間的電流就會越強，產(chǎn)生的電信號也越強，兩者成正相關(guān)。強溫差使得強電流產(chǎn)生強大的電信號，從而在儀表上可以看到由強溫差轉(zhuǎn)化而來的測溫值。熱電偶具有準(zhǔn)確度高，靈敏性高，測溫響應(yīng)時間短，并可以直接接觸待測物質(zhì)等優(yōu)點。同時，熱電信號可以遠(yuǎn)距離發(fā)送，為工業(yè)自動化控制的實現(xiàn)提供助力。但是，熱電偶隨著使用頻率的增多，精確度會逐漸下降，需要不斷進(jìn)行誤差來源追溯，加強維護、保養(yǎng)和校正，才能將超差有效的避免，提高熱電偶的測溫質(zhì)量和精確度。
2 熱電偶溫度計量的常見問題
2.1 熱電偶安裝不合理引起的問題
熱電偶在對待測物質(zhì)進(jìn)行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時，要對插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗來確度深度，否則誤差控制很難到位。
2.2 熱輻射以及導(dǎo)熱問題
熱輻射范圍較大，會對正在測量的熱電偶測量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的，其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長度的變化會出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
2.3 熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題
熱電偶的動態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進(jìn)入待測物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差，才能進(jìn)行電信號的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測量時，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測物質(zhì)溫度是動態(tài)變化狀態(tài)時，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時刻的測量值出現(xiàn)偏差。
2.4 測量系統(tǒng)漏電引起的問題
熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢受影響，導(dǎo)致測量端出示的溫度值與實際溫度存在溫差誤差，甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。
3 熱電偶溫度計量常見問題的處理措施
3.1 合理選擇測溫點與插入深度
熱電偶測溫，位置和深選擇至關(guān)重要。為保證測量準(zhǔn)確，要對待測環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析總結(jié)，尋找最佳的檢測點來消除測溫誤差，從而達(dá)到溫度監(jiān)測和控制的作用。對于最佳的插入深度，要從熱電偶本身結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和保護材質(zhì)、密封性等方面綜合考慮，進(jìn)行深度檢測實線并總結(jié)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，利用其它工具對其進(jìn)行分析，從而將最佳深度數(shù)據(jù)確定下來。對于測量環(huán)境的不同，熱電偶插入深度確定同樣需要實驗確定，才能有效避免測溫誤差超差問題的出現(xiàn)。
3.2 熱輻射及導(dǎo)熱問題的修正
熱輻射誤差修正方法如下：一是通過對流形式來降低輻射熱；二是通過隔離措施控別熱交換。導(dǎo)熱誤差的修正于是五殺基本雷同，可以加強對流或者采取措施降低導(dǎo)熱的方法來實現(xiàn)。
3.3 熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題的修正
熱電偶動態(tài)響應(yīng)強弱是其靈敏性的表現(xiàn)。提高靈敏性，才能加快熱響應(yīng)速度。可以從加快熱傳感響應(yīng)速度和調(diào)小滯后時間兩方面來校正。研究結(jié)果表明，熱電偶熱響應(yīng)越快，其接點體積越細(xì)小，接觸面越大。因此，進(jìn)行校正時，可以改變檢測端外形，使熱電偶接點體積精細(xì)化，還要與待測液的接觸面積增大，從而縮小熱電偶的熱響應(yīng)滯后時間。此外，采用導(dǎo)熱性能強，熱響應(yīng)快的材質(zhì)作熱電偶傳感器，將動態(tài)響應(yīng)誤差降至安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，才能將熱電偶的最佳性能發(fā)揮出來。
3.4 測量系統(tǒng)漏電問題的修正
熱電偶測溫系統(tǒng)有電流變，絕緣層容易老化，必須定期維護、檢查和保養(yǎng)，才能避免漏電誤差。此外，還可增大熱電偶直徑，加厚保護層等方法來避免誤差超差。
4 熱電偶使用中的注意事項
1）從實際測溫環(huán)境出發(fā)，科學(xué)選擇熱電偶類型和保護層材質(zhì)。
2）合理選用冷端補償器。
3）插入深度經(jīng)確定不要隨意更改，與被測物質(zhì)接觸距離在10cm以內(nèi)，保證插入部位為中央部位。
4）熱電偶的使用環(huán)境要均衡，避免忽冷忽熱損傷防瓷骨保護管。
5）設(shè)有保護裝置的熱電偶必須帶保護裝置進(jìn)行作業(yè)。
6）熱電偶保護裝置要及時保養(yǎng)維護，發(fā)現(xiàn)變薄、開焊、腐蝕等情況立即更換。
7）熱電偶接線要按照圖紙進(jìn)行，特別需要注意的是補償導(dǎo)線的正、負(fù)極。
8）特別注意保護補償導(dǎo)線，防刮傷、折斷和電磁干擾等。
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