提高热电偶在工业温度测量中的准确度.doc

提高热电偶在工业温度测量中的准确度摘要：文章根据热电偶的工作原理，结合生产工艺现场的状况，对影响热电偶测温准确性的因素进行分析，并提出解决方案，以便提高温控系统中测温的准确性，提高生产效益，保证生产安全，降低成本损耗。关键词：热电偶测温误差热电势引言：热电偶作为测温的一次元件，因其结构简单，测量精度高，动态响应快和测温范围广，可作远距离测量等优点，在我公司的电炉控温系统，化验室恒温炉等处得到广泛应用，但是在实际的测温工作中，往往由于受使用环境、安装方式以及二次显示仪表的影响，会出现测温不准，影响控温系统正常工作，以至影响生产的情况，下面根据热电偶的测温原理以及工作经验，对此进行分析。一、 热电偶测温原理热电偶是依据热电效应工作的。即在由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路中，如果使两个接点1、2处于不同的温度，回路中就会出现电动势，称为热电势，这一现象称为热电效应。12mA A t t0 B在实际测量系统中，由热电偶，电测仪表和连接导线组成的闭合回路中，通过安装在t0端的电测仪表对热电势的测量，通过计算就可知另一端t处的温度；E（t，0）E（t0，0）+E（t，t0），式中：E（t，t0）指t，t0端之间的温差电势；E（t，0）指热端t处对冷端温度为0时的电势；E（t0，0）指冷端不为0的t0处对0时电势。由于热电偶的分度关系是在冷端温度为0的情况下得到的，通过查分度表可得E（t0，0），二次表可测得E（t，t0），通过公式计算得E（t，0），再查分度表，就可得t处温度。例如用镍铬镍硅热电偶测温，热电偶冷端温度t035，测得E（t，t0）33.34mv，从分度表中查和E（35，0）1.41mv，于是E（t，0）33.34+1.4134.75mv，用34.75mv查分度表中所对应的温度，得被测温度t836。由于热电偶是由两种不同材料组成的，在我公司应用较多的有由铂铑10铂组成的S型热电偶和镍铬镍硅组成的K型热电偶，S型可测01300，短期可测到1600，K型可测01000，短期可测到1200。二、 使用中，影响热电偶测量因素的分析1、 绝缘强度的影响热电偶测温时，为使热电偶不与被测介质直接接触，防止热电极发生污染和腐蚀，避免机械损坏，通常将热电偶感温元件投入保护管中，热电偶由绝缘材料与保护管绝缘，但在高温下，绝缘材料大都与碳起反应，故使用时，应注意保护管是否破损，绝缘材料的绝缘强度是否下降，当热电偶的测量端与保护管烧结在一起，就会引起较大误差，影响生产效益和生产安全。2、 安装方式的影响热电偶安装有水平安装与垂直安装，水平安装的热电偶比垂直安装的热电偶较易粘积氧化物及灰分，时间长了，如不清除，会直接影响测量值，因此，应保证热电偶垂直安装并有一定的插入深度，还应采取保温措施及防止热辐射，减少热电偶测量值与实际温度的偏差。3、 温度补偿的影响热电偶与二次表连接使用时，热电偶参考端往往处于高温热源附近，受热源影响无法稳定，因此需将热电偶的参考端远离热源，移到温度较为稳定的场所使用，这时，可采用与热电偶相对应的补偿导线，将参考端延伸到环境温度稳定的地方进行测量，其中，如果补偿导线与热电偶不匹配，或补偿导线与热电偶正负极接反或补偿导线参考端位置的温度波动大，都会影响测量的准确，另外，当热电偶与动圈仪表连接使用时，要注意应使外接电阻R015，（R0Rr+Re+Rg+Rn+RT，其中，Rr为热电偶电阻，Re为铜导线电阻，Rg为补偿器电阻，Rn为补偿导线电阻，RT为可供调整用的电阻），而不应该将可供调整电阻RT15直接与热电偶连接，从而导致R015，仪表示值偏低。热电偶在与不带补偿的仪表（如动圈表）连接时，不应将指示仪表的机械零位调至0，以至读数是仪表示值加上室温，就认为是测量了实际温度，如S型热电偶测温，仪表示值为800，查表得热电偶输出的热电势为7.345mv，室温为30，查表得0.173mv，根据E（t，0）E（t1，t0）+E(t0，0)7.345+0.1737.518mv，查表得t816，如果按仪表示值直接加上室温，则t800+30830，两者相差14。使用冷端补偿器来修正热电偶参考端温度的变化。它是一种产生直流信号的毫伏发生器，当它串接在热电偶测量线路中测温时，就可使读数得到自动补偿。4、 热电偶在测量中受到干扰的影响在热电偶测量中，主要有交流干扰和直流干扰，影响其测温精确性，现场以交流干扰为主，它分为线间干扰和对地干扰，线间干扰指外界干扰在热电偶（补偿导线）的输出端之间产生的交流电压。对地干扰是指在热电偶两输出端的一端对地的交流电压，直流干扰是指在热电偶测量回路中，出现附加直流电压。用数字万用表跨接在热电偶的输出端，测线间干扰，正常值为几毫伏，若超过20mv需查原因并处理。用数字万用表跨接在热电偶输出端的一端与地之间进行测量对地干扰，测量值越小越好，当值大于10v时，应检查测量回路是否出现问题。在实际工作中，干扰源分为电磁感应、高温漏电、高压电场、附加电势、化学电势、泄漏电流等。针对干扰产生的原因，可采取屏蔽法、隔离法、接地法等来消除，以此提高热电偶测量温度的精确性。三、 结束语在工业热电偶测温系统中，由于使用环境各不相同，应用的设备以及二次显示控制仪表的不同，要从多个方面分析使