热电偶温度计测温关键技术探析

　　热电偶温度计是应用最广泛的热电式传感器，测量准确度仅次于电阻测温器。由于其具备测温范围宽、滞后效应小、信号能够远距离传送和多点测量等特点，在温度测量领域得到了广泛应用。

　　1 热电偶测温的物理基础

　　1. 1 热电效应

　　热电效应是指两种相互绝缘的导体或半导体，将其端点首尾相连，若两结点的温度不同，则在回路中就会产生热电势，进而形成电流，通常把上述两种不同导体 ( 或半导体) 的组合称为热电偶，两种导体称为热电极。一个结点称为工作端或热端( T) ，测温时将它放置在被测温度场中; 另一个结点称为参考端或冷端 ( T0) ，一般要求恒定在某一温度。热电偶有成套的分度表，在工作时只要测得回路中的热电势，即可查表求出工作端温度 T，从而完成非电量的电测量。需要注意的是: 所有分度表均是以参考端温度 T0恒为 0 ℃为条件的，但在测量过程中往往 T0≠0 ℃，因此需要进行修正。

　　1. 2 热电偶应用定律

　　1. 2. 1 均质导体定律

　　在一种均质导体或半导体组成的闭合回路中，不论其截面、长度以及温度如何，都不能产生热电势。

　　1. 2. 2 中间导体定律

　　在热电偶回路的任何地方插入第三种 ( 或多种) 匀质导体，只要插入导体两端的温度相同，则插入导体后原热电势不变[1]。

　　1. 2. 3 中间温度定律

　　两种匀质导体 A 和 B 构成的热电偶，两端温度为 t 和 t0，如存在一个中间温度 tn，则热电势存在以下关系[2]:

　　2 热电偶测温时冷端温度补偿及修正

　　热电偶的分度表以冷端温度为0 ℃为基础，如果冷端温度不为 0 ℃，就必须进行修正。

　　2. 1 冰点器法

　　将热电偶的冷端置于由碎冰块和纯净水混合组成的冰点器中，可使热电偶冷端保持在0 ℃或使其误差小到可以忽略不计的程度，一般应用于实验室。

　　实验室常用的热电偶校验方法是比较法，用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度。一般用管式高温炉作为被测对象，通过温度控制器控制炉内温度，并稳定在预定温度值上。标准热电偶一般采用比被校热电偶精确度更高的铂铑 10 - 铂热电偶。热电偶校验装置如图 1 所示。

　　标准热电偶与被校热电偶的热端均插入管式高温炉中，将其冷端插入冰点恒温瓶内，瓶内盛满冰屑和水的混合物，并在其中插入 4 支装有甘油的试管，2 支热电偶的 4 根电极的冷端就插入 4 支试管中，这样就使热电偶的冷端处于恒定的 0 ℃。