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熱電偶作為感溫元件，在溫度測量領(lǐng)域是*的，可以在一270oC一2800℃度的廣泛溫域內(nèi)進(jìn)行測量，熟悉其工作原理，掌握和分析測溫誤差的來源會在很大程度上提高溫度測量的準(zhǔn)確性。避免工作中不必要的損失出現(xiàn)。自從賽貝克發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)以來，熱電偶已經(jīng)成為目前溫度測量領(lǐng)域中應(yīng)用zui廣泛的感溫原件之一，它具有測溫范圍廣，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠，結(jié)構(gòu)簡單，熱慣性小，動態(tài)響應(yīng)速度快，信號能夠遠(yuǎn)傳和多點測量等優(yōu)點，其工作原理，由兩種不同金屬或合金組成的閉合回路，是zui簡單的熱電偶回路，這兩種不同金屬或合金的組成就稱為熱電偶。熱電偶作為感溫元件，除了具有多方面的優(yōu)點以外，也會在一定程度上產(chǎn)生不同的誤差，這就需要在使用中不斷減少誤差的產(chǎn)生以確保測溫的有效性和準(zhǔn)確性。
1 熱惰性引入的誤差及處理辦法
1．1 熱電偶的測溫
熱電偶測溫過程實際上是熱電偶與被測介質(zhì)問熱交換過程，需要一定的時間達(dá)到熱平衡，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，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的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。
1．2 熱電偶的選擇
為了準(zhǔn)確的測量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)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(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管，比如高靈敏度的鎧裝熱電偶，采用變徑技術(shù)的小惰性熱電偶產(chǎn)品。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)及時校正及更換。同時，熱電偶應(yīng)盡可能保持垂直使用，以防保護(hù)管在高溫下變形。
2 插入深度引起的誤差及消除方法
2．1 測溫點的選擇
熱電偶的安裝位置，即測溫點的選擇是zui重要的。測溫點的位置，對于生產(chǎn)工藝過程而言，熱電偶一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。在計量檢定過程中，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被檢熱電偶不僅需要保持一定的時問達(dá)到熱平衡，更要按規(guī)程要求的插入深度。熱電偶裝入管式爐內(nèi)后，熱電偶的測量端應(yīng)處于管式爐zui高溫區(qū)中心。
2．2 插入深度
熱電偶插入溫場深度要適合，熱電偶插入被測場所時，沿著傳感器的長度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差。總之，由熱傳導(dǎo)而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好，其插入深度應(yīng)該深一些，約為直徑的15—20倍，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些，約為直徑的10～l5倍。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態(tài)有關(guān)，如流動的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數(shù)值應(yīng)由實驗確定。在計量檢定中，為了保證被測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，每一支熱電偶裝爐時的插入深度也是需要注意的檢定要點之一。
3 補(bǔ)償導(dǎo)線連接的影響及修正辦法
有些小于750mm的熱電偶在計量檢定中是需要連接補(bǔ)償導(dǎo)線的，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線的連接也會使測量產(chǎn)生不同程度的誤差，其中補(bǔ)償導(dǎo)線型號與熱電偶的分度號必須對應(yīng)，絕不能用錯，同時補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的兩連接點的溫度應(yīng)相同，且不得超過規(guī)定的使用溫度。檢定時，一般用補(bǔ)償導(dǎo)線檢定100℃點，耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線檢定100oC點、200oC點，也可根據(jù)需要在其他溫度點檢定。補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶都有正負(fù)極之分，可根據(jù)電極硬度、電極顏色或絕緣層顏色來區(qū)分，連接時極性不能接反，否則將產(chǎn)生反補(bǔ)，使測量誤差大大增加到不用補(bǔ)償導(dǎo)線的兩倍。
熱電偶的正確使用是保證其測量準(zhǔn)確性的必要條件。熱電偶是當(dāng)前應(yīng)用zui廣泛的測溫元件，并且在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性是*的，正是由于它們的應(yīng)用使我們的生產(chǎn)變得更加方便、快捷、。所以，無論在生產(chǎn)中還是計量檢定中，更應(yīng)深入探索不同規(guī)格型號熱電偶的性能和有效使用。相信在2l世紀(jì)，熱電偶將會在工業(yè)測量中發(fā)揮更巨大的作用。
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