热电偶及其正确使用

　　1　热电偶测温原理

　　热电偶测温原理基于热电效应,如图1所示,将A、B两种不同材料的导体一端焊接,另一端连为闭合回路,当两端存在温差(t,t0)时,回路就产生热电势,记为EAB(t,t0),此不同导体的组合称热电偶,t端称工作端(热端);t0端称为参考端(冷端)。

　　2　问题的提出和处理途径

　　实际测温中,热电偶参考端的温度常随环境温度的变化而变化,且它的安装位置是否得当,使用气氛是否适应,直接影响测量数据的准确度,错误的使用将会为正确控制和稳定生产埋下隐患,为达到精确测量温度的目的,下面分5个方面对正确使用热电偶逐一进行论述。

　　(1)根据实际测温要求,正确选用合适的热电偶及其保护套管

　　热电偶的正确选用主要考虑的是其使用温度范围及使用气氛,目前我厂用于测温的热电偶型号主要为:铂铑10-铂热电偶,镍铬-镍硅热电偶及铜-康铜热电偶。根据其特性,在我厂生产中选用情况如表1。

　　(2)补偿导线的正确选用

　　选用补偿导线要特别注意,它的热电特性只在一定的温度范围(0~100℃之间)与热电偶近似,各种补偿导线只能与相应的热电偶配用,因为不同的补偿导线,其热电特性不同,在同一温度下补偿电势的大小也不同。如使用铂铑10-铂热电偶,错用了镍铬-镍硅的补偿导线,虽极性连接正确,也将造成过补偿,使仪表指示偏高。若极性接错,则造成欠补偿,使仪表指示偏低。因此补偿导线选错,不论极性连接正确与否,都不能反映炉内真实温度,造成错误测量结果,使产品质量低劣,甚至报废。

　　(3)参考端温度处理

　　为使热电偶的热电势与测量端温度(t)有单值的函数关系,必须进行参考端温度(t0)处理,即保持参考端温度(t0)恒定,并消除t0≠0所产生的误差,主要应用的方法有计算法、调零法、冰点法、补偿导线法和桥路补偿法。此处介绍计算法和能够自动补正的桥路补偿法。

　　a)计算法

　　计算公式:EAB(t,t0) =EAB(t,t0) +EAB(t0′,t0)

　　式中　EAB(t,t0)为工作端温度为t,参考端温度为t0=0时的热电势值;EAB(t,t0′)为工作端温度为t,参考端温度为t0′≠0时热电势值;EAB(t0′,t0)为工作端温度为t0′参考端温度t0=0时热电势值。

　　b)桥路补偿法

　　在热电偶测量电路中,串接一个桥路,当热电偶随参考端温度升高而下降某个毫伏值时,串联在电路中的桥路输出毫伏值正好上升某一值,从而保证热电偶在参考端温度变化时,其输出总值不变,补偿电路如图2。桥路中R1、R2、R3是锰铜绕制的电阻,Rj是用铜或镍线绕制的电阻,后者的温度系数大于锰铜电阻温度系数。