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安徽國天儀表有限公司
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熱電偶溫度計(jì)
熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。它的結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬、使用方便、測溫準(zhǔn)確可靠，信號便于遠(yuǎn)傳、自動記錄和集中控制，因而在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為普遍。熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶（感溫元件）；測量儀表（動圈儀表或電位差計(jì)）；連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）。熱電偶是工業(yè)上最常用的一種測溫元件。它是由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接而成。焊接的一端插入被測介質(zhì)中，感受到被測溫度，稱為熱電偶的工作端或熱端，另一端與導(dǎo)線連接，稱為冷端或自由端（參比端）。導(dǎo)體A、B稱為熱電極。
設(shè)備原理
兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：
1）熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端兩端溫度函數(shù)的差；
2）熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；
3）當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
應(yīng)用
采用雙金屬溫度計(jì)、熱電偶或熱電阻一體化溫度變送的方式，既滿足現(xiàn)場測溫需求，亦滿足遠(yuǎn)距離傳輸需求,可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80~+500℃范圍內(nèi)液體、蒸氣和氣體介質(zhì)以及固體表面測溫。
用途：用于測量各種溫度物體，測量范圍極大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酒精、水銀溫度計(jì)。它適用于煉鋼爐、煉焦?fàn)t等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。
安裝
熱電偶和熱電阻溫度計(jì)屬于接觸式溫度計(jì)，由于其無法替代的優(yōu)點(diǎn)成為工礦企業(yè)和科研院所常用的溫度測量儀表。正確的安裝熱電偶和熱電阻傳感器是保證其測量精度和使用壽命的重要因素。下面根據(jù)平時的使用情況以幾種常用的安裝方式作些介紹，希望能給大家的實(shí)際工作提供點(diǎn)參考。
首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)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(yīng)盡量安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)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(jìn)入，使讀數(shù)偏低。
當(dāng)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(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。
應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計(jì)各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計(jì)由于其補(bǔ)償導(dǎo)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(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測量溫度。
熱電偶安裝時應(yīng)放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點(diǎn)。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo(hù)管影響被測溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測量固體溫度時，熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小，應(yīng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。
當(dāng)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(diǎn)時應(yīng)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(yīng)處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過流速中心線。
常見問題
1、熱電偶安裝不合理引起的問題
熱電偶在對待測物質(zhì)進(jìn)行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時，要對插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗(yàn)來確度深度，否則誤差控制很難到位。
2、熱輻射以及導(dǎo)熱問題
熱輻射范圍較大，會對正在測量的熱電偶測量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的，其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長度的變化會出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
3、熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題
熱電偶的動態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進(jìn)入待測物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差，才能進(jìn)行電信號的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測量時，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測物質(zhì)溫度是動態(tài)變化狀態(tài)時，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時刻的測量值出現(xiàn)偏差。
4、測量系統(tǒng)漏電引起的問題
熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢受影響，導(dǎo)致測量端出示的溫度值與實(shí)際溫度存在溫差誤差，甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。
設(shè)備原理
兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：
1）熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端兩端溫度函數(shù)的差；
2）熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；
3）當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
應(yīng)用
采用雙金屬溫度計(jì)、熱電偶或熱電阻一體化溫度變送的方式，既滿足現(xiàn)場測溫需求，亦滿足遠(yuǎn)距離傳輸需求,可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80~+500℃范圍內(nèi)液體、蒸氣和氣體介質(zhì)以及固體表面測溫。
用途：用于測量各種溫度物體，測量范圍極大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酒精、水銀溫度計(jì)。它適用于煉鋼爐、煉焦?fàn)t等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。
安裝
熱電偶和熱電阻溫度計(jì)屬于接觸式溫度計(jì)，由于其無法替代的優(yōu)點(diǎn)成為工礦企業(yè)和科研院所常用的溫度測量儀表。正確的安裝熱電偶和熱電阻傳感器是保證其測量精度和使用壽命的重要因素。下面根據(jù)平時的使用情況以幾種常用的安裝方式作些介紹，希望能給大家的實(shí)際工作提供點(diǎn)參考。
首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)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(yīng)盡量安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)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(jìn)入，使讀數(shù)偏低。
當(dāng)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(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。
應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計(jì)各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計(jì)由于其補(bǔ)償導(dǎo)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(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測量溫度。
熱電偶安裝時應(yīng)放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點(diǎn)。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo(hù)管影響被測溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測量固體溫度時，熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小，應(yīng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。
當(dāng)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(diǎn)時應(yīng)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(yīng)處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過流速中心線。
常見問題
1、熱電偶安裝不合理引起的問題
熱電偶在對待測物質(zhì)進(jìn)行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時，要對插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗(yàn)來確度深度，否則誤差控制很難到位。
2、熱輻射以及導(dǎo)熱問題
熱輻射范圍較大，會對正在測量的熱電偶測量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的，其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長度的變化會出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
3、熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題
熱電偶的動態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進(jìn)入待測物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差，才能進(jìn)行電信號的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測量時，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測物質(zhì)溫度是動態(tài)變化狀態(tài)時，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時刻的測量值出現(xiàn)偏差。
4、測量系統(tǒng)漏電引起的問題
熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢受影響，導(dǎo)致測量端出示的溫度值與實(shí)際溫度存在溫差誤差，甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。
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