热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克seeback）效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50〜+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁银铭），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。.热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。常用的热电偶材料有：热电偶分度号热电极材料正极负极S伯铑10纯伯R伯铑13纯伯B伯铑30伯铑6K银铭镶硅T纯铜铜银J铁铜银N银铭硅镶硅E银铭铜银.热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。⑵热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。.热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0^r时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。热电偶冷端补偿原理热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。热电偶温度表是目前应用最广泛的一种温度表，热电偶温度表是一种温度电测仪表，它通常由热电偶、热电偶冷端温度补偿装置（或元件）和显示仪表三部分组成，三者之间用导线连接起来。热电偶测温原理热电偶是通过把两根不同的导体或半导体线状材料A和B的一端焊接起来而形成的，A、B就称为热电极（或热电偶丝）。焊接起来的一端置于被测温度t处，称为热电偶的热端（或称测量端、工作端）;非焊接端称为冷端（或参考端、自由端），冷端则置于被测对象之外温度为t0的环境中。如把热电偶的两个冷端也连接起来则形成一个闭合回路，如图2-1所示，则当热端温度和冷端温度不相等，即tWto时，回路中有电流流过，这说明在回路中产生了电动势，由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电（动）势，上述理象称为热电效应，或称塞贝克效应。热电偶就是利用热电效应来测量温度的。进一步的研究表明，热电势是由接触电势和温差电组成的。图热电偶回路.接触电势两种均质导体A和B接触时，由于A和B中自由电子密度不同（设自由电子密度NA>NB）,导体A将通过接点向导体B进行自由电子扩散，则A失电子，B积累电子，从而使接点两侧产生电位差，建立了静电场E,如图2-2所示，静电场E的存左将阻止自由电子继续扩散。当扩散力和电场力的作用相互平衡时。电子的扩散就相对停止，最终在接点两侧之间产生电势，此电势称为接触电势，用符号eAB⑴表示，其中t为接点处的温度，接触电势的大小与接触面温度t和两种导体的性质有关，方向如图2-2所示，由电子密度小的电极指向电子密度大的电极。图2-2接触电势.温差电势因导体的自由电子密度会随温度升高而增大，因此当同一导体两端温度不同时(如图2-3所示)，温度高的一端自由电子密度将高于温度低的一端，因此在两端之间也会出现与接触电势中相似的自由电子扩散过程，最终在导体的两端间产生电位差，建立起电势，这种电势被称为温差电势，用符号eA(t，to)表示，其大小与导体两端温度t、to及导体性质有关，如图2-3所示由低温端指向高温端。为了便于分析问题，温差电势有时也写成下面的形式，即eA(t，to)=eA⑴-eA(to)。皿啮♦ —: , § 一一 ： 悔Ai>i9图2-3温差电势.热电势综上所述，在图2-1所示的热电偶回路中，当t〉t0,NA>NB时，回路内将产生两个接触电势eAB(t)和eAB(to),两个温差电势eA(t,⑹和eB(t,to)。各电势的方向如图中所示。这时，回路的总电势，即热电势EAB(t,to)是这些接触电势和温差电势的代数和，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)-fAB(to)由于温差电势比接触电势小，又t>tO,所以在总电势EAB(t,tO)中，接触电势eAB(t)所占百分比最大，故总电势EAB(t,to)的方向取决于eAB⑴的方向。又因A的电子密度大，所以A为正极，B为负极，在正热电极里，电势的方向由热端指向冷端。上式表明，当两个热电极的材料选定后，热电势就是两个分别与接点温度有关的函数之差。如果冷端温度to保持不变，则fAB(to)=C(常数)，那么，EAB(t,to)=fAB(t)-C,热电势就与热端温度t成一一对应关系。因此，测得热电势EAB(t,to),就可以确定被测温度t的数值，这就是热电偶测量温度的原理。为了使用方便，标准化热电偶的热端温度与热电势之间的对应关系都有函数表可查。这种函数表是在冷端温度为0℃条件下，通过实验方法制定出来的，称为热电偶分度表。热电偶分度表可用于表达热电偶的热电特性。几种常用热电偶的分度表见附表1〜附表5。应注意to不等于0℃时不能使用分度表由t直接查EAB(t,to)值，也不能直接由EAB(t,to)查t附表1：铂铑10-铂热电偶分度表(分度号为S；参考端温度为0℃；mV)

孟乐QL。5。60vo90热电动势G□口D000.055L1110.1J30.£35D.2即0,3650.GZ□u5020-5731000.M5凡？190J950.8720-9501.02S?】J吟L.l!3l：i1.2731,356200L.JitOL52EL6LIL.398L7B51.873L9fi22.D5L2.1412.2323002.3232皿2.SDGE.59S2-6922.TS62uBBd2.0T4工D69LL&]如口3.沟3.350印晓3.5493■弱55.7433.938L咖虫L355004.2344.33314监4.5324.632q.TM>1.0324.9335.D345.L3fiE005.23713395-4425,S-145・颂5.T5L5/555,顿6.0656.L697006.2T46.3806,4666.592i5-6996.SOB0B9137.D207.128L236oaa7.3457.5637.6127.7B27.392a.nn3B.1]43.255i.3369008.4488.560fl.6738.7368.8B95.0L2瓦1部见24cl见3569.470I000乱盹5氏7009,SLS业9.3210,MSL0.16511£0210,40010・5】TL0,6351]001G.754]0uBT21X991]L.130IL£29LL.348llu-167LI.5B7]]u707LLS271200]L.94712.06712,18912,30812.42912.560IN67]L2,TS2mL3,034130013.155JS.397L3.39713.51913.网口L3.TflL13.S032.汹14..125凡如7110014.36B]4.BIOPLELU]4.73LJLE32L4.97315.D9-1L5.2L5]5u336L5-4561500⑻口]民ST616.?TL瓜097IE.吟口15,30fL7.D0BMM'177126"如叭r-r-r■IT：2<3:,明iH3fiCf"驾11,411?■：:.T5.755M32HS26110017.9-IE]Su056IB-L70]E.282况354LB.504IS.612———附表2：铂铑13-铂热电偶分度表（分度号为R；参考端温度为0℃；mV）温度D1H就406D60■oB090'C热电动等nV0o.oaoa.0540.Lil0.171Dt2320.2960.■CL4310.5D10.573ioa0.阴Fa.7230.80Do.BigD.9591.04L1.1241.2031.网1.SSL?ooL4E9LB58L.7391.951].9£32,0172.112S.2D12.3D43002.4012.4982.5972.69627962.日即2.9g73.0993.20]3.3Lkl-ioa*40B3.5123.6163・7213.32T3.9334.3口d.Id.7■1.255-d.3S350G4.471q.6804.69口4.B004.9106.02L5.L335.2455.3576.470boo6.5335.6975.S125・51266.0416.]576.2736.3906.5D76.6257006,7^36.8616,9907.1007.2007.340L4617.5837.7D57.827boo7.95Da.0738.1978.321B.S.57L8.0973.8238.950g.07T5oa见2059.333瓦4619.590L720S.850瓦99DIQu11110.242ID.3741D0O]a.6D6ID.633LQ.77L10.905ILD39]1.173LI.307]1.442IL.513H.7L411001L85011.98612.1.2312,26012-39712.63E12,67313-81212.96013.089120013.22S19.367L3-5D713.6d613.78613.926Id.0E6ld.2DT14.34714.d的13001du62911.770Ld.91L15.05215-19315.33dL5.47535.did15.75335.9991400lfi.04015.181⑸23210.46416-60516.746此8E717.02817.16917.JLO1500】T,，b]17.591L7.732二至2口产口R•…-9.IS-；'国；L口凡849IB.989，，19,264位二]?.54U19.R要2上1419.951m时I170020,2222D.35S20.4E820.日2口20.7d92D.37721.0D3———附表3：铂铑30-铂铑6热电偶分度表（分度号为B；冷端温度为0℃；mV）

「8由：如..30■10；忌0产,也;8090■C电电动茎迎Ci户口.DOD-0.002-C.0030.0020.000D.0C2u.DQ60.11C.QL70.0261000.033Qu0430.0530u06504078D.0920.1070.1230.1400.159200o.nao.19g0.220fl,£心0.邺Q.291D.317O.3440.172口Ml3000.4310.462口，旧0.6210,6160.696D.6320.6690.7070.7464000.7360.3270.3700.9130.3511・0021.D4B1・0951.14J].1如5001.241L2921.M1.397L4501.5051.5田口1.6171』Td1.7326001.7911.851L912],974£0362.100£,1642.2302-2962.363TOO2.43口2.5692.6392.7102.7322.S652.92E3.00.33.0738003,1国3.2313.3D33.3E73.4063.2-B263.70E3u79O3.373atro."3.957白・口414.1264,2124,2984.38644744.562乩6524.74210DU4.B3J心通5.0165-]D95.2026.20915.3015.4376.6335.680MDQ5.7775.3755.973氏0736aL72艮27313746.0.T50.5776.esa12D06.7836.8876.991LO06工2027.0387.4147.5217/2a7.73613001.8467.9538.0638.]?28.2838.393B.5048.6168.7278.93914DO8.9529.0659.173瓦251①405见519及0349.74Bg.aes9.g?g15DO10.D9410,21010.32510.44110.5BS10.0741D.7901D.90711.024Ll.141160011.267LL：3Tq11.4911：,F亮口,您丫,由我".・眄@075甲J心苒E1：HDQ12.425LW.54312.65S12,77612.gQ玉.杭度L3/470t8oa以5晶13.69913.SM———————附表4：银铭-银硅热电偶分度表（分度号为K；冷端温度为0℃；mV）源度010■.工w一2D3。5口60■ID由go■C热电动拄ihY00.0000.3970.79BL.2LT31.61L工022之口非2.8503.26白3.6BL100d.(]154.5D84.0195.3275.T330-1376.5396.939T.3387J5T2008.137E.637S.93E9・341S.T45LQ.15L10.56010.的gIL33111.7^30012.?0712.62.31-3.03913,45613-87414.29214-71215.13215.55215.9M40010.39516.Bia17.241IT.酪QIB.a38⑶51318.53319.湖19.78B20.2旧50020.5402L.06321.^P321,91922.J4622,17223.19323.62-424a06D24.47060024.9口225.32725,75126,17625-69927,02227-q*27.B67ES,23E20.70970029.tea29.54729.96530.3333D.79931.2143L32.D4232.45532,066丽33.27733.涮3口・口口534.50234.90935,31435.71336.12130a52436.92590037.32637.72^3S.1223S,31&3B.3L539,31039.70J4D・D5040.43B^D.S79LOGO<IL.26g<11.6574之04542„432<12.31743.20243.5S5da.5sa44,弱9J4.729LIDO45.10945.-isa45^863■■162?-也呼谊h47.蒋■:■普产」।•%a?fL2D0她B234瓦i£?249,655值PIE5U.27^50,6335口、两口T一二5；,3W前:期T.52.MS130052.39952.?4?53,09353,43D53.78212554.耻654.WT——附表5：银铭-铜银（康铜）热电偶分度表（分度号为E；冷端温度为0℃；mV）温度T'01020304口举钝70即.90热电动势画II0.0000.5911.1S21.8012.4193.0473.6834.3294.9835.646]006.317心g岬7.6S3S.3770.OT89.7S710.50111.222IL自812.68120013Hg14.16114.909L5.fifil16.417W.11817.94218.71Q”一如120.2563002].03321,81422.59123,38324,17124.96125,75426,54927.3^528.1434Lil)28.9^32g.7443154fi31.35032.16532.9fi033.76734.57435.3323fi.19050036.09937.8QB3B.fill39,02640,23641.045^1.85342.能243.^70M278知口45,08545.891d6.fi9I47.50248,30649.109码91150,7135].51352.312TDD53.1ID53.90754.TD355.-£39556.29157.DE357.E735E-6635g.45160.237EDD8I]61.0226S.78361.SQfi69.54362.53S70.J130科“V].u7bFL1QT!工_Ta小壮屋则建；5米「上”孱冽W铲-015 __.7b?6bs100076.358—————————（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极（SP）的名义化学成分为铝铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铝铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铝，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当，在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。1967年至1971年间，英国NPL，美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。R型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。（B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶铂铑30-铂铑6热电偶（B型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑为量6%，故俗称双钻铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50。。范围内热电势小于3pVoB型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。（K型热电偶）镍铭-银硅热电偶银铭-银硅热电偶（K型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3,其使用温度为-200〜1300℃。K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。（N型热电偶）镍铭硅-银硅热电偶银铭硅-银硅热电偶（N型热电偶）为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在300〜500℃间由于银铭合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800。。左右由于银铭合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极（NP）的名义化学成分为：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4,负极（NN）的名义化学成分为：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用温度为-200〜1300℃。N型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜,不受短程有序化影响等优点，其综合性能优于K型热电偶，是一种很有发展前途的热电偶.N型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。（E型热电偶）镍铭-铜镍热电偶银铬-铜银热电偶（E型热电偶）又称银铬-康铜热电偶，也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铭10合金，化学成分与KP相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钻，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200〜900℃。E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。E热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较差。（J型热电偶）铁-铜镍热电偶铁-铜镍热电偶（J型热电偶）又称铁-康铜热电偶，也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，常被含糊地称之为康铜，其名义化学成分为：55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰，钻，铁等元素，尽管它叫康铜，但不同于银铭-康铜和铜-康铜的康铜，故不能用EN和TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200〜1200℃，但通常使用的温度范围为0〜750℃J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点，广为用户所采用。J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。（T型热电偶）铜-铜镍热电偶铜-铜镍热电偶（T型热电偶）又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极（TP）是纯铜，负极（TN）为铜镍合金，常之为康铜，它与银铭-康铜的康铜EN通用，与铁-康铜的康铜JN不能通用，尽管它们都叫康铜，铜-铜镍热电偶的盖测量温区为-200〜350℃。T型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点，特别在-200〜0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3〃V经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。

T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制。热电偶的基本知识一热电偶常见故障原因及其处理方法四、热电偶常见故障原因及其处理方法热电偶常见故障原因及处理方法见表4-1表4-1热电偶常见故障原因及处理方法故障现象可能原因处理方法热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）热电极短路找出短路原因，如因潮湿所致，则需进行干燥；如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子热电偶的接线柱处积灰，造成短路清扫积灰补偿导线线间短路找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线热电偶热电极变质在长度允许的发问下，剪去变质段重新焊接，或更换新热电偶补偿导线与热电偶极性接反重新接正确补偿导线与热电偶不配套更换相配套的补偿导线热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求重新按规定安装热电偶冷端温度补偿不符合要求调整冷端补偿器热电偶与显示仪表不配套更抽热电偶或显示仪表使之相配套热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）热电偶与显示仪表不配套更抽热电偶或显示仪表使之相配套补偿导线与热电偶不配套更换补偿导线使之相配套有直流干扰信号进入排除直流干扰热电势输出不稳定热电偶接线柱与热电极接触不良将接线柱螺丝拧紧热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地找出故障点，修复绝缘热电偶安装不牢或外部震动紧固热电偶，消除震动或采取减震措施热电极将断未断修复或更换热电偶外界干扰（交流漏电，电磁场感应等）查出干扰源，采用屏蔽措施热电偶热电势误差大热电极变质更换热电极热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰热电偶的正确使用薛福连正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。1、安装不当引入的误差如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8〜10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。2、绝缘变差而引入的误差如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。3、热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。4、热阻误差高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。切记勿将热电偶补偿导线接反李强（龙口市计量检定测度所）从事温度计量工作的同志都知道，热电偶的工作原理-两种不同导体组成闭合回路，当它的两端温度相等时，其回路热电势为零。当热电偶工作端与积压由端温度不相等时，叛乱合回路中产生热是势。热电势的大小与两端温度差有关。热电偶的自由端温度不是一个恒定值。厂家都采用热电偶专用线一补偿导线。将热电偶延长到一个恒定的温度处，补偿了热电偶的热电势，即百=』/）十为式%在日常检测过程中，有不少厂家电工对补偿导线的作用不了解，只知道补偿导线是热电偶与仪表连接的专用线。而不知道补偿导线有正负极之说，随意将补偿导线与热电偶和仪表连接，这是错误的，会引起很大的误差。就以我市某一机械加工厂为例，当时工件的工艺要求液火920℃。操作者也按工艺要求定值，仪表指示正常。液火后，工件出现纹状，使一炉工件报废。分析事故中，发现补偿导线接反，校正后，炉内温度为973℃。当时质变电偶自由端温度为45℃，室内温度为18℃。计算接反后造成温度误差为：EjLbQj"b)=1.817mV"可=0.718mV=卫=-2^(£4J- -249%回相当于53.13℃。以上事例说明，热电偶补偿导线接反后，能引起相当大的温度误差。因而，勿将补偿导线接反。1.热电偶测温原理两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，导体A、B称为热电极。两个接点，一个称热端，又称测量端或工作端，测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端，又称参考端或自由端，它通过导线与显示仪表相连。接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散，在接触处失去电子一侧带正电，得到电子一侧带负电，扩散达到动平衡时，在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。两接点的接触电势eAB(T)和eAB(TO)可表示为式中：K——波尔兹曼常数； e——单位电荷电量；NAT、NBT和NATO、NBT0——温度分别为T和TO时，A、B两种材料的电子密度。温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成接触电势，其大小由下面公式给出：式中,NAt和NBt分别为A导体和B导体的电子密度，是温度的函数。热电偶回路中产生的总热电势为eAB(T,T0)=eAB(T)+eB(T,,TO)-eAB(T0)-eA(T；TO)在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为：eAB(T,,T0)=eAB(T)-eAB(T0)对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即eAB(T,T0)=eAB(T)-c=f(T)这一关系式在实际测量中是很有用的，即只要测出eAB(T，T0)的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。二、热电偶基本定律1、均质导体定律：由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即如材料不均匀，当导体上存在温度梯度时，将会有附加电动势产生。这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。2、中间导体定律：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢？中间导体定律说明，在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。3、中间温度定律：在热电偶测温回路中，看c为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、10时的热电势eAB(t,10)等于热电偶AB在接点温度t、tc和tc、10时的热电势eAB(t,tc)和eAB(tc,10)的代数和，即eAB(t,t0)=eAB(t,tc)+eAB(tc,10该定律是参考端温度计算修正法的理论依据，在实际热电偶测温回路中，利用热电偶这一性质，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。三、热电偶的结构形式为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。1、普通型热电偶：普通型结构热电偶工业上使用最多，它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的连接形式