熱電偶溫度計是以熱電效應(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、測溫準確可靠，信號便于遠傳、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）；連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線（補償導(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)備原理編輯兩種不同成份的導(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。[2]應(yīng)用編輯采用雙金屬溫度計、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，遠遠大于酒精、水銀溫度計。它適用于煉鋼爐、煉焦爐等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。[2]溫差電序編輯舊稱“熱電序”，按金屬（或半導(dǎo)體，下同）在溫差電現(xiàn)象中的性質(zhì)排成的序列。從序列中任取兩種金屬制成一溫差電偶時，在溫度高的結(jié)合點，電流從序列中在前的金屬流向序列中在后的金屬。常見溫差電序如下：Bi-Ni-Co-K-Rb-Ca-Pd-Na-Hg-Pr-Ta-Al-Mn-Pb-Sn-Cs-W-Tl-In-Ir-Ag-Re——Cu-Au-Cd-Zn-Mo-Ce-Li-Fe-Sb-Ge-Te-Se。[2]安裝編輯熱電偶和熱電阻溫度計屬于接觸式溫度計，由于其無法替代的優(yōu)點成為工礦企業(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，希望能給大家的實際工作提供點參考。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(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各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計由于其補償導(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。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo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)處于管道中流速處。一般來說，熱電偶的保護套管末端應(yīng)越過流速中心線。[2]常見問題編輯1、熱電偶安裝不合理引起的問題熱電偶在對待測物質(zhì)進行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達使用標準，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，要對插入深度進行校正與調(diào)整，并反得試驗來確度深度，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)問題是指熱電偶進入待測物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時間超出了標準響應(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際溫度存在溫差誤差，甚至出現(xiàn)測量值無法顯示的故障。[3]處理措施編輯1、合理選擇測溫點與插入深度熱電偶測溫，位置和深選擇至關(guān)重要。為保證測量準確，要對待測環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集分析總結(jié)，尋找的檢測點來消除測溫誤差，從而達到溫度監(jiān)測和控制的作用。對于的插入深度，要從熱電偶本身結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和保護材質(zhì)、密封性等方面綜合考慮，進行深度檢測實線并總結(jié)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，利用其它工具對其進行分析，從而將深度數(shù)據(jù)確定下來。對于測量環(huán)境的不同，熱電偶插入深度確定同樣需要實驗確定，才能有效避免測溫誤差超差問題的出現(xiàn)。2、熱輻射及導(dǎo)熱問題的修正熱輻射誤差修正方法如下：一是通過對流形式來降低輻射熱；二是通過隔離措施控別熱交換。3、熱電偶動態(tài)響應(yīng)問題的修正熱電偶動態(tài)響應(yīng)強弱是其靈敏性的表現(xiàn)。提高靈敏性，才能加快熱響應(yīng)速度。可以從加快熱傳感響應(yīng)速度和調(diào)小滯后時間兩方面來校正。研究結(jié)果表明，熱電偶熱響應(yīng)越快，其接點體積越細小，接觸面越大。因此，進行校正時，可以改變檢測端外形，使熱電偶接點體積精細化，還要與待測液的接觸面積增大，從而縮小熱電偶的熱響應(yīng)滯后時間。此外，采用導(dǎo)熱性能強，熱響應(yīng)快的材質(zhì)作熱電偶傳感器，將動態(tài)響應(yīng)誤差降至安全標準內(nèi)，才能將熱電偶的性能發(fā)揮出來。4、測量系統(tǒng)漏電問題的修正熱電偶測溫系統(tǒng)有電流變，絕緣層容易老化，必須定期維護、檢查和保養(yǎng)，才能避免漏電誤差。此外，還可增大熱電偶直徑，加厚保護層等方法來避免誤差超差。[3]注意事項編輯1）從實際測溫環(huán)境出發(fā)，科學(xué)選擇熱電偶類型和保護層材質(zhì)。2）合理選用冷端補償器。3）插入深度經(jīng)確定不要隨意更改，與被測物質(zhì)接觸距離在10cm以內(nèi)，保證插入部位為中央部位。4）熱電偶的使用環(huán)境要均衡，避免忽冷忽熱損傷防瓷骨保護管。5）設(shè)有保護裝置的熱電偶必須帶保護裝置進行作業(yè)。6）熱電偶保護裝置要及時保養(yǎng)維護，發(fā)現(xiàn)變薄、開焊、腐蝕等情況立即更換。7）熱電偶接線要按照圖紙進行，特別需要注意的是補償導(dǎo)線的正、負極。8）特別注意保護補償導(dǎo)線，防刮傷、折斷和電磁干擾等。