步距电压在热电偶测温中引入的误差

　　1理论分析

　　用热电偶测量金属管道的温度，一般是采用焊接的方式，将热电偶固定在待测点上。但是，如果金属管道为带电体，固定热电偶时，许多参考书籍普遍认为应考虑对热电偶测量端和待测点进行绝缘，因为在平行于电流方向的各点存在电位差，这样会引入干扰电压，或称之为步距电压。例如:如试件长度为100 mm，两端电压为5 V,1 mm试件长度时，引入的干扰电压为50 mV。对于铜一康铜热电偶，它的热电势率(塞贝克系数)为40,假设热电偶测量端与试件的接触的距离为0.1 mm，则引入的误差近似为10 摄氏度,其值是相当大的。其原理分析如下:当测量仪表中热电偶回路采用负极串联接地的形式时，就会形成自然回路，此电流在仪表输入回路上造成的压降与有用信号桑加，使得测量值大大偏离实际值，也就是说产生了共模干扰，而且当电流较大时，还会导致测温设备的损坏。但是，当采用多通道并联和双切的方法和具有差动输入回路的仪表测量带电体温度时，由于输入阻抗高，仪表内无电流，且热电偶负极没有与大地形成回路，因此，从理论上讲.步距电压不会对测量造成影响.也不会造成测量仪表的损坏。本文就是为了确定采用多通道并联的方法测量带电体温度时，是否需要考虑步距电压。

　　2实验分析

　　实验装置如图1所示。

　　在空心铜导线上分别固定二组热电偶，每一组热电偶分别采用焊接和绝缘(环氧)两种方法固定在同一点上，通过变压器使得铜导线上获得0.5 V的电压，铜导线长为200 mm，则0.1 mm分压250μV ,热电偶采用铜一康铜热电偶，如果步距电压对测量有影响，则会产生约6K的温度误差。实验时主要观察两点:

　　①加电和掉电的瞬间测得的温度是否存在突变;

　　②采用两种不同的固定方式测得的温度的差异。初始时刻数据如表1：

　　从上表可以看出，未加电流时，两种固定方式测得的温度基本是一致的。

　　随着通电时间的延长，铜导线温度逐渐升高，图2是在通电过程中取得的二组数据的对比。

　　从图中可以看出:随着加热时间的增长，铜管上各点温度逐渐升高，但是采用焊接的固定方式测得的温度始终比采用环氧固定方式测得的温度高约8K。分析其原因可能有以下两种:

　　①由步距电压产生。山于步距电压和热电偶受热产生的热电势相异加，使得测得的温度高于实际的温度。

　　②由于采用环氧进行绝缘，不仅会增加热电偶的反应时间，而且不可避免产生了测温误差。

　　为了获得产生温差的实际原因，又进行了以下实验：