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熱電偶的應(yīng)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(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：
①測(cè)量精度高,。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,，不受中間介質(zhì)的影響。
②測(cè)量范圍廣,。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量,，某些特殊熱電偶zui低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）,。
③構(gòu)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,，而且不受大小和開頭的限制,，外有保護(hù)套管，用起來非常方便,。
1．熱電偶測(cè)溫基本原理
將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所
示,。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在
回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工
作的,。
2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成
（1）熱電偶的種類
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類,。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差,、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,，它
有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)
化熱電偶,，一般也沒有統(tǒng)一的分度表,，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。
標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),，并S、B,、E,、K、R,、J,、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶,。
(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,，對(duì)它的結(jié)構(gòu)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(yīng)很好地絕緣，以防短路,；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠,；
④ 保護(hù)套管應(yīng)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(bǔ)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(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本,，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到 儀表端子上,。必須指出,，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線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(duì)測(cè)溫的影響,，不起補(bǔ)償作用。因此,，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響,。
在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò),，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過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，換句話說,，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方,，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8～10倍；熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入,，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性,；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃；熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng),，所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差,；熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí),，必須使熱電偶逆著流速方向安裝,，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(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,，在高溫下更為嚴(yán)重，這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾,，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百攝氏度,。
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(cè)溫度的變化,，在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)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(cè)溫環(huán)境許可時(shí),，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后,，用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小,。測(cè)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(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測(cè)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(zhǔn)確的測(cè)量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶,。時(shí)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(shí)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,。在較精密的溫度測(cè)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(shí)校正及更換。
4,、熱阻誤差
高溫時(shí),，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加,，阻礙熱的傳導(dǎo),，這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此,，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔,。
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