热电偶和热电阻在我厂的应用

我厂共有一次感温元件热电偶、热电阻 700多支, 二次温度显示与记录仪表 1000 多块。热电偶以 K 型、S 型居多, 热电阻以 Pt100 型居多。热电偶和热电阻是热加工车间热处理与锻造加热工艺中应用最广泛的测温元件。

1 电阻温度计

电阻温度计在我厂还没有建立标准, 但是现场使用的铂电阻温度计日益增多, 无论从标准器、设备到人员资质上我们都已经具备了建立标准的条件。电阻温度计经常用来测量- 200 ℃到850 ℃的温度, 目前, 向两端分别延伸到几 K 和1 000 ℃。它具有测温范围宽、精度高、稳定性好、能远距离测量、便于实现温度控制和自动记录等优点。经验证明, 大多数纯金属, 温度每升高 1 ℃, 其电阻值要相应地增加 0.4%到 0.7%。电阻温度计正是利用金属导体或金属氧化物等半导体做测温介质, 利用其随温度而变化的电阻做测温量。

工业热电阻主要由感温元件、内引线、保护管、接线座、接线柱和接线盒等 6 部分组成, 它与工业热电偶的外形极为相似, 选用时需格外注意, 避免出错。还有一种铠装热电阻将感温元件与带有绝缘管的引线焊接好, 装入金属套管中,然后用绝缘材料粉末充装其间, 最后焊上封头。这种热电阻的主要优点是热容量小, 动态响应速度快, 机械强度好, 而且耐震动耐冲击。除感温元件外, 其它部分可任意弯曲安置在比较复杂的装置上。全部是密封的, 使用寿命长。使用电阻温度计, 应注意以下几点。

按测量范围和对象, 选择适当的类型。电阻温度计测量温度, 需经过一段时间才可测得实际温度。环境温度也对测量结果造成影响, 为消除这种影响, 可采用以下措施: 减小温度计保护管的辐射系数; 增加被测介质循环; 尽可能减小保护管; 增加感温元件的插入深度; 选择导热系数小的材料作保护管。使用电阻温度计时, 要注意感温元件之间和感温元件与外壳之间均应有良好的绝缘。测量变化的温度时, 常有动态误差存在, 必须注意选择适当时间常数的温度计。

测量温度时, 不论采用什么方法, 都会有电流通过, 电流热效应使感温元件自身温度上升,产生自热现象。为了使自热现象对测量影响不超过一定限度, 对于工业用电阻温度计其工作电流一般要求不超过 6 mA, 影响不超过 0.1 ℃。工业电阻温度计的安装要注意以下几点: 避免装在炉门旁边或离加热物体距离过近之处, 接线盒不能碰到被测介质的容器壁; 保护管的插入深度不得小于外径的 6~10 倍; 测量表面温度时,必须使感温元件与被测物体紧密接触, 且保持被测表面干净光洁。

2 热电偶

热电偶已经成为目前温度测量领域中应用最广泛的感温元件之一。主要优点是: 测量温度范围广, 可以在 1 K 到 2 800 ℃的温度范围内进行测量; 性能稳定, 准确可靠; 结构简单热惯性小, 动态响应快, 信号能够远距离传送和多点测量, 便于实现集中检测与控制。由两种不同金属或合金组成闭合回路, 这两种不同金属或合金的组合称为热电偶。它们的一端通常焊接在一起形成接点, 称为测量端 ( 工作端或热端) 。而另一端置于被测温场中其参考端恒定在某一温度下 (通常为 0 ℃) , 然后通过连接导线与测量仪表相连。由于热电偶两端所处的温度不同, 在热电偶中就有电动势产生用测量仪表测得电动势的数值后, 便可间接知道相应的温度或者直接由测量仪表指示出温度。