熱電偶測溫誤差解析和解決方案

    在現(xiàn)代化生產(chǎn)裝置里，普遍都使用熱電偶或熱電阻來測量溫度，與熱電阻相比，熱電偶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用條件苛刻，本文結(jié)合生產(chǎn)裝置一個溫度測量回路的介紹，分析了測量誤差產(chǎn)生的原因，提出解決的辦法，僅供參考。

    熱電偶在測溫過程中，有時會出現(xiàn)誤差，下面我們主要來分析一下它的誤差主要表現(xiàn)在哪些方面。

    分度誤差：分度誤差是指熱電偶分度時產(chǎn)生的誤差，其值不得超過zui大允許誤差。它主要由標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的傳遞誤差和測量儀表的基本誤差組成。前者可通過標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的溫度修正值來消除或降低；后者是由熱電偶的實際熱電特性與分度表的偏差造成的。因為熱電偶的熱電特性是隨材料成分、結(jié)晶結(jié)構(gòu)與應(yīng)力而變化的，即使分度號相同的熱電偶，它們的熱電特性也不能*一致。這種偏差對一般工業(yè)熱電偶的測量足可以忽略不計的，但若用于精密測量，則應(yīng)用校驗方法進(jìn)行修正。
    對于有統(tǒng)一分度表的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，分度的結(jié)果就是給出與分度表相比較的偏差值；對于非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，分度的結(jié)果是給出溫度和熱電勢的對應(yīng)關(guān)系，即熱電特性。它可用表格或曲線表示。按照規(guī)定條件使用時，熱電偶分度誤差的影響同其他誤差相比相對較小；但若超出規(guī)定范圍使用，則誤差較大，所以應(yīng)對熱電偶進(jìn)行定期檢定。

    冷端溫度引進(jìn)的誤差：除平衡點與計算點外，在其他各點的冷端溫度均不能得到*補償，由此產(chǎn)生的誤差各熱電偶均不相同。如鉑銠一鉑熱電偶在正常工作條件下約為±0. 04 mV；鎳鉻-鎳硅熱電偶約為±0.16mV；鎳鉻-康銅約為±0.18mV。

    補償導(dǎo)線的誤差：在規(guī)定的工作范圍內(nèi)，它是由于補償導(dǎo)線的熱電特性與所配熱電偶的熱電特性不*相同所造成的。若補償導(dǎo)線使用不當(dāng)，如未按規(guī)定使用或正負(fù)極接錯等，將使誤差顯著增加。

    熱交換所引起的誤差主要由以下3方面組成：
    1. 熱平衡不充分所造成的誤差：實際測溫時，熱電偶熱端末與被測對象充分接觸，未達(dá)到熱平衡而造成的誤差。
    2. 動態(tài)測溫誤差：當(dāng)被測對象溫度變化時，由于溫度傳感器固有的熱慣性和儀表的機械慣性，使溫度計示值不能迅速跟蹤其變化而造成的誤差稱為動態(tài)測溫誤差。它屬于動態(tài)測溫中的難題，通常以前者為主。被測對象溫度變化越快，動態(tài)測溫誤差越大。
    3. 熱損失：熱損失指沿電極方向的導(dǎo)熱損失和保護(hù)管向周圍環(huán)境的輻射換熱損失。它主要取決于沿電極方向的溫差、被測介質(zhì)與周圍環(huán)境的溫差和插入深度

解決方案：

1.應(yīng)定期檢定效準(zhǔn)，保證儀表的度等級。

2.對于快送變化的溫度，由于測溫元件的熱憜性，動態(tài)誤差可能很大，必須采用小慣熱電偶或選取采樣數(shù)率較高的儀表解決。采用導(dǎo)熱性能好的材料做保護(hù)管，管壁要薄，內(nèi)徑要小。減小保護(hù)管與熱電偶測量端之間的空氣間隙。增加測量端介質(zhì)的流速，加快對流傳熱。

3.把熱電偶的引線接在鐵管內(nèi)，并將鐵管接地。把熱電偶懸空，熱電偶不與爐壁的耐火磚接觸。把參考端接地，在熱電偶（或補償導(dǎo)線）輸出端的一端，通過一個容量足夠大的電容接地。用屏蔽的方法，可使泄漏的電流經(jīng)過金屬屏蔽物直接接地，不在流入測量回路，從而消除干擾誤差。

4.在管壁外面敷設(shè)絕熱層，減小管壁與被測介質(zhì)的溫差。減小保護(hù)管的外徑以及保護(hù)管、熱電極的黑度(輻射)系數(shù)。在熱電偶管壁間加裝防輻射罩，以減小之間的直接輻射。增加被測介質(zhì)流經(jīng)熱電偶測量端的流速，增加對流傳熱。

5.熱電偶處于能夠真正代表被測介質(zhì)溫度的地方。熱電偶應(yīng)有足夠的插入深度，一般不少于熱電偶保護(hù)管外徑的8～10倍。防止熱損失。保護(hù)管露外部應(yīng)盡可能短，并加保溫層。若被測介質(zhì)具有負(fù)壓，熱電偶安裝必須嚴(yán)格密封，以免外界冷空氣進(jìn)入影響測量的準(zhǔn)確性。安裝地點，應(yīng)盡量避開其熱源、強磁場、電場的干擾。

6.熱電偶保護(hù)管與爐壁之間的空隙應(yīng)使用絕熱物堵塞，避免爐溫的熱輻射，使參考端保持在100℃以內(nèi)。

總結(jié)

　　通過對熱電偶誤差的分析，了解掌握誤差產(chǎn)生的原因，誤差發(fā)生后能夠及時解除，保證熱電偶溫度測量的準(zhǔn)確可靠。