熱電偶是zui簡(jiǎn)單、zui普通的溫度傳感器。 但是，如果在使用過程中不注意，也可能引起較大的測(cè)量誤差。 針對(duì)目前存在的問題，詳細(xì)探討影響測(cè)量誤差的因素:指出熱電偶插入深度、響應(yīng)時(shí)間、熱輻射和熱阻等熱電偶線不均勻、鞘熱電偶分流誤差、k型熱電偶選擇氧化、k狀態(tài)、使用環(huán)境、絕緣電阻和熱電偶老化等使用中的注意事項(xiàng)。 有助于提高測(cè)量精度，延長(zhǎng)熱電偶的壽命。

1 .首先，傳統(tǒng)測(cè)溫系統(tǒng)中常用zui的溫度傳感器-熱電偶，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)常被誤認(rèn)為是“熱電偶的2根線，連接結(jié)束”，但并非如此。 熱電偶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種問題。 例如，如果安裝和使用方法錯(cuò)誤，會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，檢定合格的熱電偶也會(huì)因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤，使用時(shí)不合格，或者在滲碳等還原性氣氛中不注意的話，k型熱電偶也會(huì)因?yàn)檫x擇氧化而變得嚴(yán)重。

為了提高測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差，延長(zhǎng)熱電偶的壽命，使用者不僅要求具備儀表面的操作技能，還要求具備物理、化學(xué)、材料等多方面的知識(shí)。 作者在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，參照有關(guān)資料詳細(xì)介紹了熱電偶的測(cè)量誤差及其注意事項(xiàng)。 2 .測(cè)量誤差的主要影響因素2.1插入深度的影響(1)測(cè)溫點(diǎn)的選擇熱電偶的安裝位置，即測(cè)溫點(diǎn)的選擇是zui的重要性。 測(cè)溫點(diǎn)的位置在生產(chǎn)過程中必須是典型的、非典型的，否則會(huì)喪失測(cè)量和控制的意義。 (2)插入深度熱電偶插入被測(cè)量場(chǎng)所后，沿傳感器的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生熱流。 環(huán)境溫度低的話會(huì)有熱損失。 熱電偶與被測(cè)量對(duì)象的溫度不一致，產(chǎn)生測(cè)溫誤差。 也就是說，熱傳導(dǎo)引起的誤差與插入深度有關(guān)。 插入深度與保護(hù)管的材質(zhì)有關(guān)。 金屬保護(hù)管熱傳導(dǎo)性好，插入深度深(直徑約15—20倍)，陶瓷材料絕熱性好，可以插入淺(直徑約10-15倍)。 關(guān)于工程的測(cè)溫，其插入深度也與測(cè)量對(duì)象靜止或流動(dòng)等狀態(tài)有關(guān)。 例如，流動(dòng)的液體和高速氣流的溫度的測(cè)定不受上述限制。 插入深度可以很淺。 具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)決定。

2.2響應(yīng)時(shí)間的影響接觸法測(cè)溫的基本原理是測(cè)溫元件與被測(cè)量者達(dá)到熱平衡。 因此，測(cè)溫時(shí)需要保持一定的時(shí)間，使兩者達(dá)到熱平衡。 保持時(shí)間的長(zhǎng)度與測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。 熱響應(yīng)時(shí)間主要根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)和測(cè)量條件而有很大差異。 對(duì)于氣體介質(zhì)，特別是靜止氣體，在為了取得平衡必須保持至少30min以上的液體中，zui也立即變成5min以上。

對(duì)于溫度不斷變化的被測(cè)場(chǎng)所，特別是瞬間變化的過程，全過程要求僅為1秒，傳感器的響應(yīng)時(shí)間要求為毫秒水平。 因此，一般的溫度傳感器不僅會(huì)使被測(cè)定對(duì)象的溫度變化速度產(chǎn)生延遲，還會(huì)因未達(dá)到熱平衡而產(chǎn)生測(cè)定誤差。 zui較好選擇響應(yīng)快的傳感器。 對(duì)熱電偶來說，除保護(hù)管的影響外，熱電偶的測(cè)量端徑也是其主要因素，偶數(shù)線越細(xì)，測(cè)量端徑越小，熱響應(yīng)時(shí)間越短。 測(cè)溫元件的熱響應(yīng)誤差可通過下式求出[1]。 δθ=δθ0exp(-t/τ)(2-1)式中的t-測(cè)定時(shí)間s、δθ-t時(shí)刻、測(cè)溫元件引起的誤差、k或℃δθ0-「t=0"時(shí)刻、測(cè)溫元件引起的誤差、k或℃τ-時(shí)間常數(shù)se-自然對(duì)數(shù)的底部(2.718 )，因此在t=τ的情況下，Δθ=Δθ0/e為0.368，在t=2τ的情況下，Δθ=Δθ0/e為0.368 當(dāng)被測(cè)定對(duì)象的溫度℃/s )上升或下降時(shí)，經(jīng)過充分的時(shí)間之后，產(chǎn)生的響應(yīng)誤差以一定的速度α(k/s或Δθ∞=-ατ (2—2)式經(jīng)過Δθ∞—充分的時(shí)間之后，用測(cè)溫元件的誤差表示。

由式(2-2)可知，響應(yīng)誤差與時(shí)間常數(shù)(τ)成比例. 為了提高檢定效率，很多企業(yè)都采用了自動(dòng)檢定裝置，對(duì)進(jìn)入工廠的熱電偶進(jìn)行了檢定，但是這個(gè)裝置還不夠完善。 二汽變速箱工廠的熱處理廠，如果400℃的恒溫時(shí)間不夠的話，很容易誤判為沒有達(dá)到熱平衡。

2.3熱輻射的影響插入爐內(nèi)的測(cè)溫用熱電偶被高溫物體的熱輻射加熱。 爐內(nèi)氣體透明，而且熱電偶和爐壁的溫度差大時(shí)，會(huì)因能量交換而產(chǎn)生測(cè)溫誤差。 單位時(shí)間內(nèi)兩者交換的輻射能量為p，P=σε(Tw4 - Tt4 ) (2—3)式中σ-斯特藩-波爾茲常數(shù)ε-輻射率tt-熱電偶的溫度、K Tw—爐壁的溫度、k單位時(shí)間內(nèi)熱電偶與周圍的氣體(溫度t )對(duì)流因熱傳導(dǎo)而產(chǎn)生熱交換的能量為p'p'=αa(t-Tt ) 在(2-4)式中α-熱傳導(dǎo)率a-熱電偶的表面積正常的狀態(tài)下，關(guān)于p=p '的誤差，由于tt-t=σε(tt4-Tw4)/αγ(2-5)相對(duì)于單位面積為TT-t =σε( TT4- tw4) /α(2-6)，因此為了減少熱輻射誤差而增大熱傳導(dǎo)，盡可能減小爐壁溫度tw 此外，安裝時(shí)，請(qǐng)盡量避免固體的熱輻射，避免熱電偶表面輻射①熱電偶的安裝位置，希望熱電偶zui帶有熱輻射屏蔽罩。

2.4熱阻增加的影響高溫下使用的熱電偶，如果被測(cè)定介質(zhì)為氣體，則堆積在保護(hù)管表面的灰塵等溶解于表面，保護(hù)管的熱阻增大的被測(cè)定介質(zhì)為熔體，則在使用中熔渣堆積，不僅熱電偶的響應(yīng)時(shí)間增加，指示溫度也降低。 因此，除定期檢定外，為了減少誤差，還需要經(jīng)常進(jìn)行吸引檢查。

本文熱電偶高頻詞： 測(cè)溫  誤差 

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