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安徽國(guó)天儀表有限公司
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Anhui Guotian Yibiao Company Limited
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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(cè)溫儀表。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍寬、使用方便、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠，信號(hào)便于遠(yuǎn)傳、自動(dòng)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(cè)量?jī)x表（動(dòng)圈儀表或電位差計(jì)）；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x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(cè)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(cè)介質(zhì)中，感受到被測(cè)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(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測(cè)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(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。
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(shì)測(cè)量溫度，對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題：
1）熱電偶的熱電勢(shì)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(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)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(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)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(shì)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(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)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(lái)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(chǎng)測(cè)溫需求，亦滿足遠(yuǎn)距離傳輸需求,可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)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(cè)溫。
用途：用于測(cè)量各種溫度物體，測(cè)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(cè)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(wú)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(cè)量?jī)x表。正確的安裝熱電偶和熱電阻傳感器是保證其測(cè)量精度和使用壽命的重要因素。下面根據(jù)平時(shí)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(cè)介質(zhì)的流向插入，以保證測(cè)溫元件與流體的充分接觸以保證其測(cè)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(shí)，必須保證測(cè)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(shí)，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(cè)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(guò)多碰動(dòng)溫度計(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測(cè)量溫度。
熱電偶安裝時(shí)應(yīng)放置在盡可能靠近所要測(cè)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(cè)溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測(cè)流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測(cè)量固體溫度時(shí)，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(cè)量管道中的氣體溫度時(shí)，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對(duì)之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測(cè)溫度。這時(shí)，可以用一輻射屏蔽罩來(lái)使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。
選擇測(cè)溫點(diǎn)時(shí)應(yīng)具有代表性，例如測(cè)量管道中流體溫度時(shí)，熱電偶的測(cè)量端應(yīng)處于管道中流速最大處。一般來(lái)說(shuō)，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過(guò)流速中心線。
常見(jiàn)問(wèn)題
1、熱電偶安裝不合理引起的問(wèn)題
熱電偶在對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，位置的選擇十分的重要，對(duì)其精確度影響較大。一旦位置安裝不對(duì)，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會(huì)隨之增大。而且由于沒(méi)同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時(shí)，要對(duì)插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗(yàn)來(lái)確度深度，否則誤差控制很難到位。
2、熱輻射以及導(dǎo)熱問(wèn)題
熱輻射范圍較大，會(huì)對(duì)正在測(cè)量的熱電偶測(cè)量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測(cè)量誤差的來(lái)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(zhǎng)度的變化會(huì)出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
3、熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題
熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題是指熱電偶進(jìn)入待測(cè)物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時(shí)間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間。熱電偶是插入式測(cè)溫，需要測(cè)量端與待測(cè)物溫度無(wú)偏差，才能進(jìn)行電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時(shí)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(cè)量時(shí)，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測(cè)物質(zhì)溫度是動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)時(shí)，熱電偶或無(wú)法與這種變化保持同步，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時(shí)刻的測(cè)量值出現(xiàn)偏差。
4、測(cè)量系統(tǒng)漏電引起的問(wèn)題
熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開(kāi)裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢(shì)受影響，導(dǎo)致測(cè)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(cè)量值無(wú)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(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測(cè)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(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。
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(shì)測(cè)量溫度，對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題：
1）熱電偶的熱電勢(shì)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(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)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(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)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(shì)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(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)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(lái)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(chǎng)測(cè)溫需求，亦滿足遠(yuǎn)距離傳輸需求,可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)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(cè)溫。
用途：用于測(cè)量各種溫度物體，測(cè)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(cè)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(wú)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(cè)量?jī)x表。正確的安裝熱電偶和熱電阻傳感器是保證其測(cè)量精度和使用壽命的重要因素。下面根據(jù)平時(shí)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(cè)介質(zhì)的流向插入，以保證測(cè)溫元件與流體的充分接觸以保證其測(cè)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(shí)，必須保證測(cè)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(shí)，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(cè)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(guò)多碰動(dòng)溫度計(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測(cè)量溫度。
熱電偶安裝時(shí)應(yīng)放置在盡可能靠近所要測(cè)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(cè)溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測(cè)流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測(cè)量固體溫度時(shí)，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(cè)量管道中的氣體溫度時(shí)，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對(duì)之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測(cè)溫度。這時(shí)，可以用一輻射屏蔽罩來(lái)使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。
選擇測(cè)溫點(diǎn)時(shí)應(yīng)具有代表性，例如測(cè)量管道中流體溫度時(shí)，熱電偶的測(cè)量端應(yīng)處于管道中流速最大處。一般來(lái)說(shuō)，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過(guò)流速中心線。
常見(jiàn)問(wèn)題
1、熱電偶安裝不合理引起的問(wèn)題
熱電偶在對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，位置的選擇十分的重要，對(duì)其精確度影響較大。一旦位置安裝不對(duì)，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會(huì)隨之增大。而且由于沒(méi)同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時(shí)，要對(duì)插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗(yàn)來(lái)確度深度，否則誤差控制很難到位。
2、熱輻射以及導(dǎo)熱問(wèn)題
熱輻射范圍較大，會(huì)對(duì)正在測(cè)量的熱電偶測(cè)量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測(cè)量誤差的來(lái)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(zhǎng)度的變化會(huì)出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。
3、熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題
熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題是指熱電偶進(jìn)入待測(cè)物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時(shí)間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間。熱電偶是插入式測(cè)溫，需要測(cè)量端與待測(cè)物溫度無(wú)偏差，才能進(jìn)行電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時(shí)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(cè)量時(shí)，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測(cè)物質(zhì)溫度是動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)時(shí)，熱電偶或無(wú)法與這種變化保持同步，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時(shí)刻的測(cè)量值出現(xiàn)偏差。
4、測(cè)量系統(tǒng)漏電引起的問(wèn)題
熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開(kāi)裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢(shì)受影響，導(dǎo)致測(cè)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(cè)量值無(wú)法顯示的故障。
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