熱電偶測溫基本原理

　　將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

　　熱電偶的種類及結構形成

　　（1）熱電偶的種類

　　常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

　　標準化熱電偶

　　我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T（即分度號）七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

　　（2）熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

　　①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

　　②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

　　③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

　　④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

　　熱電偶冷端的溫度補償

　　由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

　　在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

　　其優點是：

　　①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

　　②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

　　③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

　　安裝要求：

　　首先熱電偶和熱電阻的安裝應盡可能保持垂直，以防止保護套管在高溫下產生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度。

　　另外熱電偶和熱電阻應盡量安裝在有保護層的管道內，以防止熱量散失。其次當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負壓管道中時，必須保證測量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進入，使讀數偏低。

　　當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應向上，入線口應向下，以避免雨水或灰塵進入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內的接線影響其測量精度。

　　應經常檢查熱電偶和熱電阻溫度計各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計由于其補償導線的材料硬度較高，非常容易從接線柱脫離造成斷路故障，因此要接線良好不要過多碰動溫度計的接線并經常檢查，以獲得正確的測量溫度。

　　熱電偶安裝時應放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點。為防止熱量沿熱電偶傳走或防止保護管影響被測溫度，熱電偶應浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當測量固體溫度時，熱電偶應當頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導熱誤差減至最小，應減小接點附近的溫度梯度。

　　當用熱電偶測量管道中的氣體溫度時，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測溫度。這時，可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。

　　選擇測溫點時應具有代表性，例如測量管道中流體溫度時，熱電偶的測量端應處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護套管末端應越過流速中心線。

　　編輯：黃飛