工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).doc

中國計(jì)量學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）附件清單論文題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名徐濤學(xué)生學(xué)號 060010215 班級06自動(dòng)化1學(xué)生專業(yè)自動(dòng)化所屬分院 機(jī)電學(xué)院 指導(dǎo)教師黃艷巖1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題意見表4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師意見表5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱表6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收登記表7. 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄表8. 畢業(yè)設(shè)計(jì)評語表（評分表）9. 畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述10. 外文文獻(xiàn)翻譯譯稿111. 外文文獻(xiàn)翻譯原文112. 外文文獻(xiàn)翻譯譯稿213. 外文文獻(xiàn)翻譯原文2中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓名：徐濤 班級： 06自動(dòng)化1班學(xué)號：0600102115 題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)內(nèi)容要求：（包括規(guī)定閱讀的文獻(xiàn)、應(yīng)完成的程序、圖紙、實(shí)驗(yàn)、說明書等）1、收集、閱讀有關(guān)工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定方面的文獻(xiàn)資料和外文翻譯。要求查閱文獻(xiàn)15篇以上，完成不少于2000字的文獻(xiàn)綜述（包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問題、參考依據(jù)）和開題報(bào)告，同時(shí)，至少要翻譯兩篇外文資料（不少于3000英文詞）。2、了解工業(yè)熱電偶的測溫原理。在此基礎(chǔ)上，熟悉工業(yè)熱電偶檢定流程。3、熟悉實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的測溫設(shè)備、恒溫槽等相關(guān)設(shè)備的使用。4、利用已有設(shè)備，搭建工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)硬件平臺。5、軟件編程，實(shí)現(xiàn)工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定功能。6、在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，態(tài)度端正，嚴(yán)格遵守學(xué)校及分院的各種規(guī)章制度。7、按照學(xué)校規(guī)定格式，認(rèn)真完成畢業(yè)論文8、每周至少兩次與指導(dǎo)教師見面。參考文獻(xiàn)：1 王魁漢等溫度測量實(shí)用技術(shù)m機(jī)械工業(yè)出版社2 jjf1098-2003熱電偶、熱電阻自動(dòng)測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范.tel：86914551 or-mail：起止日期：2010年1月1日 至 2010年6月5 日指導(dǎo)教師：黃艷巖 學(xué)科系、所負(fù)責(zé)人： 衛(wèi)東 2010年 1 月4日發(fā)中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名： 徐 濤 學(xué) 號： 0600102115 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級： 06自動(dòng)化1 設(shè)計(jì)（論文）題目：工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 黃艷巖 二級學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 2010年 3 月 5 日一、選題的背景與意義1熱電偶測溫基本原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。熱電偶利用兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體a和b焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路1。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,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)。熱電偶可將溫度量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行檢測，所以對于溫度的測量、控制，以及對溫度信號的放大、變換等都很方便；結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格便宜；惰性小，準(zhǔn)確度高，測量范圍廣；能適應(yīng)各種測量對象的要求，如點(diǎn)溫和面溫的測量；適于遠(yuǎn)距離測量與自動(dòng)控制2。2熱電偶的檢定為了使熱電偶在測溫過程中得到準(zhǔn)確一致的測量結(jié)果，保證生產(chǎn)和科研工作的正常進(jìn)行，新生產(chǎn)的熱電偶必須進(jìn)行檢定，確定它是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的技術(shù)要求3。而對使用中的熱電偶由于受到測量環(huán)境、氣氛、使用溫度以及絕緣材料和保護(hù)管材料的玷污等影響，使用一段時(shí)間后，其熱電特性將會(huì)發(fā)生變化，尤其是在高溫、腐蝕性氣氛以及特殊測量中(如高速、高壓、高溫熔融金屬等)，影響就更為嚴(yán)重。這些都會(huì)使熱電偶產(chǎn)生測溫誤差，從而影響生產(chǎn)工藝過程中的溫度控制和產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品不合格和儀器設(shè)備損壞4。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，熱電偶不僅在使用前要進(jìn)行檢定，而且在使用一段時(shí)間后，還要進(jìn)行周期檢定，以保證熱電偶的質(zhì)量，使其測溫準(zhǔn)確一致，避免事故的發(fā)生。3熱電偶的檢定周期影響熱電偶檢定周期的因素有： （1）熱電偶使用的環(huán)境條件：環(huán)境條件惡劣，檢定周期應(yīng)短些；環(huán)境條件良好，則周期可長些。 （2）熱電偶使用的頻繁程度：天天使用或連續(xù)使用，檢定周期應(yīng)短些，反之可長些。（3）熱電偶本身性能：穩(wěn)定性好的熱電偶，檢定周期可長些；穩(wěn)定性差的熱電偶，檢定周期可短些。（4）各種熱電偶的檢定周期應(yīng)按響應(yīng)檢定規(guī)程進(jìn)行，一般不超過半年5 6。4熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)在選擇自動(dòng)檢定系統(tǒng)時(shí)應(yīng)滿足以下技術(shù)條件：（1）除熱電偶的裝爐、接線外，檢定爐的升溫、恒溫、測量和記錄整個(gè)過程可以全部自動(dòng)進(jìn)行，也可以部分自動(dòng)進(jìn)行，但整個(gè)檢定過程都必須能夠按預(yù)先給定的程序進(jìn)行應(yīng)準(zhǔn)確可靠，不得有誤動(dòng)作。（2）檢定爐內(nèi)的溫度與規(guī)定檢定點(diǎn)溫度相比偏離要小，一般不得超過5.（3）當(dāng)檢定爐進(jìn)入恒溫，在測量和記錄熱電偶電勢值過程，爐溫度波動(dòng)要小于02min。（4）自動(dòng)測量和自動(dòng)記錄熱電勢的準(zhǔn)確度，應(yīng)與0.05級（或002級）直流低電勢電位差計(jì)的準(zhǔn)確度等同。（5）自動(dòng)測量和自動(dòng)記錄熱電勢儀器的分辨率在檢定鎳鉻-鎳硅熱電偶時(shí)不應(yīng)大于1v，檢定鉑銠系列熱電偶不應(yīng)大于0.1v（6）檢定多支熱電偶的自動(dòng)切換開關(guān)的寄生電勢應(yīng)盡量小，檢定鉑銠系列熱電偶不應(yīng)大于0.5v，檢定廉金屬熱電偶不應(yīng)大于1v。（7）要求有自動(dòng)保護(hù)裝置，如自動(dòng)報(bào)警及自動(dòng)切斷電源裝置7。二、研究內(nèi)容與擬解決的主要問題研究內(nèi)容：工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)解決的問題：1.了解熱電偶自動(dòng)檢定的原理。2.研究和搭建自動(dòng)檢定裝置。3.應(yīng)用所學(xué)相關(guān)軟件進(jìn)行編程開發(fā)硬件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框架見圖1.1 恒溫槽工業(yè)熱電偶標(biāo)準(zhǔn)熱電偶多路數(shù)據(jù)采集通訊接口工控機(jī) 圖1.1 恒溫槽控制被檢測的溫度要穩(wěn)定、均勻，工業(yè)熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶同時(shí)檢測恒溫槽同點(diǎn)的溫度，多路數(shù)據(jù)采集器采集工業(yè)熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電動(dòng)勢，并分析和轉(zhuǎn)換為電信號，而后通過通信接口傳輸?shù)焦た貦C(jī)上，通過設(shè)定的程序進(jìn)行電信號的分析和處理，得出結(jié)果，進(jìn)行顯示8。通訊接口協(xié)議采用ieee488標(biāo)準(zhǔn)，又叫g(shù)pib(通用接口總線)。這是一種很受歡迎的接口，用于連接測試測量儀器和計(jì)算機(jī)，以構(gòu)成一套ate(自動(dòng)測試設(shè)備)。gpib最初由惠普開發(fā)，并在1978年被確認(rèn)為ieee標(biāo)準(zhǔn)9。自那時(shí)起，ieee于1978年和1987年分別發(fā)布了定義gpib硬件規(guī)范(包括電氣參數(shù)、機(jī)械參數(shù)和基礎(chǔ)協(xié)議參數(shù))的ieee 488.1標(biāo)準(zhǔn)和定義相關(guān)軟件規(guī)范的ieee 488.2標(biāo)準(zhǔn)10。數(shù)十年來，gpib受到了儀器廠商的廣泛接受和采用?？梢哉f，gpib是當(dāng)今在計(jì)算機(jī)和測試測量儀器連接中使用最多的接口。采用福祿克公司生產(chǎn)的7321-25型恒溫槽，1560-256型堆棧式測溫儀和pc機(jī)組成工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)。三、技術(shù)路線、研究方案與可行性分析本課題的研究包括硬件和軟件，需要通過文獻(xiàn)資料進(jìn)行研究。硬件方面主要包括工業(yè)熱電偶,標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,7321-25型恒溫槽，1560-256型堆棧式測溫儀和工控機(jī)11。軟件方面要做到采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果。工業(yè)熱電偶為工作用廉金屬熱電偶，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一般為標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10鉑熱電偶。7321-25型恒溫槽是一種深井臺式恒溫槽，溫度范圍是-20至150，溫度的穩(wěn)定性和均勻性都提高到0.005，設(shè)置點(diǎn)分辨率普通模式為0.0112。1560-256型堆棧式測溫儀為精密的溫度測量和溫度數(shù)據(jù)采集提供了多樣性和靈活性；無論是在監(jiān)視一個(gè)過程、校準(zhǔn)溫度傳感器、對多個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、進(jìn)行重要的科學(xué)研究或者進(jìn)行任何準(zhǔn)確的溫度測量工作， 堆棧式測溫儀都可以滿足您的要求13。堆棧式測溫儀可以任意組合8個(gè)模塊。使用時(shí)，每一個(gè)模塊都直接堆放在前一個(gè)模塊的后面，無須任何操作，系統(tǒng)自動(dòng)識別，在不改變原有配置的前提下，對新的模塊進(jìn)行設(shè)置。堆棧式測溫儀沒有可以拆卸的零件14。 堆棧式測溫儀具有多種不同的模塊，同時(shí)其內(nèi)部可存貯1000個(gè)數(shù)據(jù)。大屏幕顯示不僅可以實(shí)時(shí)顯示各種測量數(shù)據(jù)，包括通道間差值，最大值，最小值等；同時(shí)，還可以圖形顯示，用于實(shí)時(shí)監(jiān)視溫度變化過程。當(dāng)爐溫升到鑒定點(diǎn)溫度，爐溫變化小于0.2/min時(shí)，自標(biāo)準(zhǔn)熱電偶開始，依次檢測各被檢熱電偶的熱電動(dòng)勢15。讀數(shù)據(jù)應(yīng)迅速準(zhǔn)確，時(shí)間間隔應(yīng)相近，測量讀書不小于4次測量時(shí)管式爐溫度變化不小于0.25.檢定時(shí)被檢熱電偶的熱電動(dòng)勢誤差e計(jì)算方法:1.300以下熱電動(dòng)勢誤差e計(jì)算方法：式中：被檢熱電偶在檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動(dòng)勢算術(shù)平均值；：被檢熱電偶在某檢定點(diǎn)溫度的微分熱電動(dòng)勢；：被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點(diǎn)溫度的熱電動(dòng)勢值；：檢定點(diǎn)溫度；：實(shí)際溫度（實(shí)際溫度=讀數(shù)平均值+修正值）；：檢定點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度的差值。2.3001200范圍內(nèi)的檢定點(diǎn)，該范圍內(nèi)熱電動(dòng)勢誤差e用下式計(jì)算：e 式中：被檢熱電偶在某檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動(dòng)勢算術(shù)平均值；：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書上某檢定點(diǎn)溫度的熱電動(dòng)勢值；采集數(shù)據(jù)，處理后得到恒溫槽的溫度，并與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出檢定結(jié)果。軟件實(shí)現(xiàn)過程框圖如圖1.2主程序開始 顯示主菜單系統(tǒng)運(yùn)行溫控文件/控溫曲線系統(tǒng)自檢90溫標(biāo)查詢系統(tǒng)設(shè)置檢定結(jié)果顯示打印退出程序？ 切斷儀器電源結(jié)束 y n繼續(xù)執(zhí)行相應(yīng)程序 圖1.2 軟件結(jié)構(gòu)和功能圖90溫標(biāo)查詢：包括各種型號的熱電偶溫度阻值對應(yīng)關(guān)系的查詢。系統(tǒng)設(shè)置：串行端口通訊設(shè)置，參考通道設(shè)置，被測通道設(shè)置，熱源設(shè)置，溫度設(shè)定點(diǎn)配置，被測探頭配置，標(biāo)準(zhǔn)器設(shè)置，以及其他需要進(jìn)行的設(shè)置。其中，熱源、被測探頭、標(biāo)準(zhǔn)器等均可以文件形式保存，下次使用時(shí)候，可不必設(shè)置，直接按文件名查找調(diào)用。系統(tǒng)自檢：系統(tǒng)自檢提供數(shù)字多用表接口檢查、各個(gè)通道及切換開關(guān)接口檢查、熱電偶接線檢查、熱源與計(jì)算機(jī)通訊檢查等。溫控文件/控溫曲線：溫度檢定點(diǎn)的設(shè)定（可以由用戶自定義，也可以按照規(guī)程設(shè)置檢定點(diǎn)）?？販厍€可以查看檢定過程中檢定爐溫度變化曲線。檢定結(jié)果：可以對當(dāng)前檢定的熱電偶建立檢定結(jié)果報(bào)表，并可以按用戶自己指定的名稱來保存檢定結(jié)果報(bào)表，及打印檢定結(jié)果報(bào)表。具體實(shí)施方案如下：第一學(xué)期：第16-18周 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)中英文資料，撰寫開題報(bào)告；第二學(xué)期：第1-2周 在導(dǎo)師的協(xié)助下修改開題報(bào)告，通過開題報(bào)告答辯；第3-4周 根據(jù)開題報(bào)告的既定方案著手實(shí)施，進(jìn)行詳細(xì)的算法的研究和計(jì)算；第5-8周 軟件程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行調(diào)試；第9-10周 進(jìn)一步修改完善方案；第11-12周 進(jìn)行論文撰寫，指導(dǎo)教師修改論文，論文定稿打印，指導(dǎo)教師撰寫評語；第13周 接受學(xué)科論文評閱，總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備答辯；第14周 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯； 五、主要參考文獻(xiàn)1 王淑英幾種熱電偶冷端補(bǔ)償方法比較研究j，科學(xué)咨詢（決策管理），2009，02：0702 潘小勇，陳正軍，張澤興，胡國林基于matlab的陶瓷窯爐溫度與熱電偶熱電勢關(guān)系的數(shù)學(xué)模型研究j，中國陶瓷工業(yè)，2009，04：0083 徐華減小鉑銠熱電偶絲不均勻熱電動(dòng)勢j，四川兵工學(xué)報(bào)，2009，05：0124 陳玉林，徐飛，楊永梅，張雅男，葉影. 新型熱電偶溫度測量儀的研制j，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，04：0105 趙強(qiáng)，孫洋，官文超，陳鳳義熱電偶傳感器的靜態(tài)特性溫度校正j 風(fēng)機(jī)技術(shù)，2009，02：0086 吳來杰，嚴(yán)雋薇，劉敏基于數(shù)值計(jì)算的熱電偶測溫j，儀表技術(shù)與傳感器，2009，05：0367 張賀麗. 高精度熱電偶測溫儀校準(zhǔn)方法探討j，中國計(jì)量，2009，06：0598 李忠文，童棣，袁超溫度補(bǔ)償器在溫度過程測量記錄儀表中的運(yùn)用j，洪都科技，2009，01：0049 潘麗敏，王紅熱電偶在安規(guī)測試中的應(yīng)用j，日用電器，2009，05：04310 賀平，胡申華熱電偶布置方式對測溫結(jié)果的影響j，實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，03：01411 陶盛，王東鋒，汪定江基于熱電偶試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的溫度檢測儀設(shè)計(jì)j，信息化縱橫，2009，10：00912 馬曉軍工作用鉑銠10_鉑短型熱電偶熱電勢測量結(jié)果的不確定度評定j，計(jì)量與測試技術(shù)，2009，07：04913 張躍林，田建國，馮磊. 熱電偶的使用與安裝技術(shù)要求j，計(jì)量與測試技術(shù)，2009，08：02714 s. s. nabatov, a. v. kulbachevskii， a. v. lebedevumerical analysis of semiconductor thermocouple operation in recording exothermic processes in a recovery capsule j，combustion, explosion, and shock waves，1996，03：460-46515 s. m. serdyuk, m. i. korobko, s. k. sobolev, a. s. sizenko, b. k. kachur， k. r. vlasovmeasurement of the metal temperature in 50-ton converters by means of thermocouples protected by cermet zirconium-boride end caps j powder metallurgy and metal ceramics，1964，03：071-074中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題意見表指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日學(xué)科（系、所）審查意見： 學(xué)科（系、所）負(fù)責(zé)人： 年 月 日中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師意見表二級學(xué)院 ： 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 黃艷巖 姓名：徐 濤學(xué)號：0600102115 班級： 06自動(dòng)化1班 題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評語及建議成績：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱表二級學(xué)院 ： 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 黃艷巖 姓名：徐 濤學(xué)號：0600102115 班級： 06自動(dòng)化1班 題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 評閱教師評語及建議成績：評閱教師簽名： 年 月 日中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)驗(yàn)收情況記錄表學(xué)生姓名徐濤指導(dǎo)教師黃艷巖班 級06自動(dòng)化1班專 業(yè)自動(dòng)化論文題目熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)驗(yàn)收情況：驗(yàn)收小組成員： 2010年 5 月 25 日 中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄表答辯人： 徐濤 班級： 06自動(dòng)化1 答辯小組成員： 論文題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 答辯情況記錄：答辯總體結(jié)論：記錄人： 年 月 日 答辯小組組長： 年 月 日中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語表二級學(xué)院 ： 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 黃艷巖 姓名：徐 濤學(xué)號：0600102115 班級： 06自動(dòng)化1班 題目：熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 答辯小組評語及建議成績： 組長簽名： 年 月 日成績評定： 答辯委員會(huì)主任： 年 月 日中國計(jì)量學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述學(xué)生姓名：徐濤 學(xué) 號：0600102115 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 班 級： 06自動(dòng)化1 設(shè)計(jì)（論文）題目：工業(yè)熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 黃 艷 巖 二級學(xué)院： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 2010年 2 月 28 日文獻(xiàn)綜述摘要：本文介紹工業(yè)熱電偶的自動(dòng)檢定方法與如何設(shè)計(jì)自動(dòng)檢定系統(tǒng)關(guān)鍵詞：熱電偶、檢定?！恳?熱電偶介紹熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。熱電偶利用兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體a和b焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。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,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)。熱電偶可將溫度量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行檢測，所以對于溫度的測量、控制，以及對溫度信號的放大、變換等都很方便；結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格便宜；惰性小，準(zhǔn)確度高，測量范圍廣；能適應(yīng)各種測量對象的要求，如點(diǎn)溫和面溫的測量；適于遠(yuǎn)距離測量與自動(dòng)控制。常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量1。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定s、b、e、k、r、j、t七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。二熱電偶的檢定1.外觀檢查在熱電偶檢定規(guī)程中，不管是新制造的熱電偶還是使用過的熱電偶，都規(guī)定在進(jìn)行熱電偶檢驗(yàn)前，先對熱電偶絲表面進(jìn)行目視（或用低倍放大鏡）外觀檢查。其目的不僅是檢查偶絲的尺寸大小、表面光潔度等是否符合絲材的技術(shù)要求，更重要的是從表面狀況可以推斷絲材質(zhì)量和熱電特性的優(yōu)劣和變化趨勢2。規(guī)程中要求熱電偶，特別是標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的絲材要平直、均勻、光亮；偶絲全長上不允許有折疊、扭曲現(xiàn)象；應(yīng)無裂紋、毛刺及夾層；無焊點(diǎn)；測量端的焊接點(diǎn)應(yīng)圓滑、光亮、無夾雜物等。2.退火無論是貴金屬或廉金屬熱電偶，也無論是新制的還是正在使用中的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，在分度或檢定前，都必須進(jìn)行退火。退火的目的是消除應(yīng)力，使偶絲結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)；消除氧化物或雜質(zhì)，使材料更加純凈，熱電性能更穩(wěn)定。熱偶絲和熱電偶的退火制度因偶絲的種類和環(huán)境條件各異而千差萬別3。3.焊接熱電偶測量端通常采用焊接方法制成。焊接質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響熱電偶的可靠性、使用壽命和響應(yīng)時(shí)間。通常要求焊接牢固，焊珠有金屬光澤、表面圓滑、無玷污變質(zhì)、夾渣和裂紋等。在選擇自動(dòng)檢定系統(tǒng)時(shí)應(yīng)滿足以下技術(shù)條件：（1）除熱電偶的裝爐、接線外，檢定爐的升溫、恒溫、測量和記錄整個(gè)過程可以全部自動(dòng)進(jìn)行，也可以部分自動(dòng)進(jìn)行，但整個(gè)檢定過程都必須能夠按預(yù)先給定的程序進(jìn)行應(yīng)準(zhǔn)確可靠，不得有誤動(dòng)作。（2）檢定爐內(nèi)的溫度與規(guī)定檢定點(diǎn)溫度相比偏離要小，一般不得超過5.（3）當(dāng)檢定爐進(jìn)入恒溫，在測量和記錄熱電偶電勢值過程，爐溫度波動(dòng)要小于02min。（4）自動(dòng)測量和自動(dòng)記錄熱電勢的準(zhǔn)確度，應(yīng)與0.05級（或002級）直流低電勢電位差計(jì)的準(zhǔn)確度等同。（5）自動(dòng)測量和自動(dòng)記錄熱電勢儀器的分辨率在檢定鎳鉻-鎳硅熱電偶時(shí)不應(yīng)大于1v，檢定鉑銠系列熱電偶不應(yīng)大于0.1v（6）檢定多支熱電偶的自動(dòng)切換開關(guān)的寄生電勢應(yīng)盡量小，檢定鉑銠系列熱電偶不應(yīng)大于0.5v，檢定廉金屬熱電偶不應(yīng)大于1v。（7）要求有自動(dòng)保護(hù)裝置，如自動(dòng)報(bào)警及自動(dòng)切斷電源裝置4。1.300以下熱電動(dòng)勢誤差e計(jì)算方法：式中：被檢熱電偶在檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動(dòng)勢算術(shù)平均值；：被檢熱電偶在某檢定點(diǎn)溫度的微分熱電動(dòng)勢；：被檢熱電偶分度表上查得的某檢定點(diǎn)溫度的熱電動(dòng)勢值；：檢定點(diǎn)溫度；：實(shí)際溫度（實(shí)際溫度=讀數(shù)平均值+修正值）；：檢定點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度的差值。2.3001200范圍內(nèi)的檢定點(diǎn)，該范圍內(nèi)熱電動(dòng)勢誤差e用下式計(jì)算：e 式中：被檢熱電偶在某檢定點(diǎn)附近溫度下，測得的熱電動(dòng)勢算術(shù)平均值；：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書上某檢定點(diǎn)溫度的熱電動(dòng)勢值5 6。三自動(dòng)檢定的現(xiàn)狀為了使熱電偶在測溫過程中得到準(zhǔn)確一致的測量結(jié)果，保證生產(chǎn)和科研工作的正常進(jìn)行，新生產(chǎn)的熱電偶必須進(jìn)行檢定，確定它是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的技術(shù)要求。而對使用中的熱電偶由于受到測量環(huán)境、氣氛、使用溫度以及絕緣材料和保護(hù)管材料的玷污等影響，使用一段時(shí)間后，其熱電特性將會(huì)發(fā)生變化，尤其是在高溫、腐蝕性氣氛以及特殊測量中(如高速、高壓、高溫熔融金屬等)，影響就更為嚴(yán)重7。這些都會(huì)使熱電偶產(chǎn)生測溫誤差，從而影響生產(chǎn)工藝過程中的溫度控制和產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品不合格和儀器設(shè)備損壞。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，熱電偶不僅在使用前要進(jìn)行檢定，而且在使用一段時(shí)間后，還要進(jìn)行周期檢定，以保證熱電偶的質(zhì)量，使其測溫準(zhǔn)確一致，避免事故的發(fā)生8。目前對綜合校驗(yàn)儀的熱電偶溫度測量和模擬熱電偶功能的檢定沒有統(tǒng)一的檢定方法,特別是對于具有冷端參考溫度自補(bǔ)償功能的該類校驗(yàn)儀。熱電偶廣泛應(yīng)用于各種測溫場所,其測溫原理是基于熱電效應(yīng)原理,即兩種不同成分的導(dǎo)體焊接或絞接在一起,當(dāng)其兩端處于不同溫場時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢,通過測量熱電勢的大小從而測量出溫度。為了使其測溫準(zhǔn)確,熱電偶在使用一段時(shí)間后都要進(jìn)行周期檢定9。在檢定過程中常常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些影響檢定結(jié)果的因素,現(xiàn)結(jié)合檢定實(shí)踐,找出這些因素產(chǎn)生的原因,以提高檢定的準(zhǔn)確性10。1、熱電動(dòng)勢值偏大或偏小在檢定中經(jīng)常出現(xiàn)熱電動(dòng)勢值偏大或偏小的現(xiàn)象,產(chǎn)生這種情況的原因是:(1)電極彎曲。折疊、扭曲等塑性變形會(huì)在熱電偶絲中引入應(yīng)力,以致改變材料的熱電特性。如對于一些雙支熱電偶,熱電極不但細(xì)而且軟,而且極易變形,用變形了的熱電偶進(jìn)行測量,就會(huì)影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,檢定前要把偶絲拉直。(2)熱電極被污染。熱電偶絲表面如不光亮,甚至發(fā)暗變黑,則偶絲表面必定遭受污染或嚴(yán)重氧化,這樣的偶絲熱電特性是不穩(wěn)定的。因此,要對其進(jìn)行清洗處理,消除污染層。(3)熱電偶插入深度不當(dāng)。檢定規(guī)程中對熱電偶插入深度有嚴(yán)格的規(guī)定，即熱電偶測量端應(yīng)置于檢定爐最高溫區(qū)內(nèi)，由于在反復(fù)的操作中，熱電偶位置有所移動(dòng)，插入深度不當(dāng)，使熱電偶的測量端沒有處于檢定爐的最高溫區(qū)內(nèi)，造成結(jié)果不準(zhǔn)確而誤差超標(biāo)。如果遇到這種情況，應(yīng)按檢定規(guī)程的要求重新安裝并進(jìn)行檢定。（4）熱電偶參考溫度偏高。在進(jìn)行檢定前，將參考端置于0恒溫器內(nèi)，使參考端溫度為零，同時(shí)將一溫度計(jì)也放入恒溫器中，在檢定過程中用溫度計(jì)隨時(shí)注意恒溫器內(nèi)溫度變化。在進(jìn)行多次重復(fù)測量后，由于受到環(huán)境溫度的影響，參考端溫度有可能會(huì)升高。此時(shí)有兩種處理方法，一種是對參考端溫度重新進(jìn)行調(diào)整，即重新配置冰水混合物。第二種方法是利用熱電勢補(bǔ)正法，可用下式計(jì)算參考端溫度不為0時(shí)的熱電動(dòng)勢值：e(t,t0)=e(t,t1)+e(t1,to)式中：e為熱電偶的熱電動(dòng)勢；t為熱電偶的測量端溫度；t0 為熱電偶參考端溫度為0；t1 為檢定時(shí)熱電偶參考端所處的溫度。（5）檢定爐的軸向溫場不符合要求。熱電偶檢定爐的溫場，特別是軸向溫場是否符合要求是決定熱電偶檢定質(zhì)量好壞的因素。檢定爐一般都是電阻爐，電阻爐經(jīng)過一定時(shí)間使用后發(fā)熱元件要發(fā)生變化，從而使?fàn)t子的性能發(fā)生變化，因此應(yīng)經(jīng)常對檢定爐軸向溫度分布情況進(jìn)行測量11。2、在讀取數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)零值造成這種情況的原因?yàn)椋海?）補(bǔ)償導(dǎo)線間短路。這種情況可能性比較大，所以遇到這種情況，一般應(yīng)首先檢查補(bǔ)償導(dǎo)線，使短路處重新絕緣或更換補(bǔ)償導(dǎo)線。（2）熱電偶內(nèi)部出現(xiàn)局部短路。此時(shí)應(yīng)將熱電偶取出，檢查短路部位。一種情況是焊接在一起的工作端斷開，熱電極沒有被重新焊接而是簡單地絞接在一起，絞接時(shí)沒有按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。另一種情況是絕緣部位損壞，使熱電極短路，此時(shí)應(yīng)修復(fù)絕緣部位，然后再重新安裝檢定1213。3、熱電動(dòng)勢不穩(wěn)定在檢定時(shí)，熱電動(dòng)勢不穩(wěn)定的原因可能有：（1）熱電偶接線柱和熱電極接觸不良，在測量時(shí)不穩(wěn)定，首先檢查線柱和熱電極是否接觸牢固。（2）熱電極或測量端雖然未斷，但有斷續(xù)連接現(xiàn)象。檢查斷點(diǎn)若在測量端，應(yīng)重新焊接再進(jìn)行測量。（3）外部振動(dòng)亦使測量值不穩(wěn)定。應(yīng)采取減振措施，將熱電偶牢固安裝1415。四總結(jié)熱電偶可將溫度量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行檢測，所以對于溫度的測量、控制，以及對溫度信號的放大、變換等都很方便；結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格便宜；惰性小，準(zhǔn)確度高，測量范圍廣；能適應(yīng)各種測量對象的要求，如點(diǎn)溫和面溫的測量；適于遠(yuǎn)距離測量與自動(dòng)控制。熱電偶的檢定是用被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在恒溫箱中同時(shí)測量同點(diǎn)溫度，再計(jì)算他們的熱電動(dòng)勢誤差，得出被檢熱電偶是否符合要求。參考文獻(xiàn)1 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j，combustion, explosion, and shock waves，1996，03：460-46515 s. m. serdyuk, m. i. korobko, s. k. sobolev, a. s. sizenko, b. k. kachur， k. r. vlasovmeasurement of the metal temperature in 50-ton converters by means of thermocouples protected by cermet zirconium-boride end caps j powder metallurgy and metal ceramics，1964，03：071-074外文文獻(xiàn)翻譯譯稿1利用熱電偶測量50噸金屬陶瓷鋯硼化物端蓋轉(zhuǎn)爐中的金屬均值溫度鋼的質(zhì)量和產(chǎn)量在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的生產(chǎn)效率取決于對金屬的溫度控制程度。因此，在整個(gè)流程中必需控制實(shí)時(shí)溫度。用熱電偶測量溫度是測量液態(tài)金屬溫度最有效的方法。熱電偶測試在工業(yè)條件下的一個(gè)50噸轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行熱電偶測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)量特性最穩(wěn)定的熱電偶是pr30 / 6熱電偶。所有后續(xù)實(shí)驗(yàn)，與此熱電偶有關(guān)。為了防止液態(tài)金屬破壞熱電偶，我們使用三層氣密端蓋。三層氣密端蓋是用耐熱鋯硼化物制作的。鋯硼化物端蓋耐久性由化學(xué)作用而產(chǎn)生的物質(zhì)對它們的腐蝕和流動(dòng)金屬流動(dòng)的侵蝕造成的磨損所決定。它們的高耐火度和化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性是由化合物中的強(qiáng)化學(xué)鍵和價(jià)電子所決定。其中硼化物由是內(nèi)部元素的原子中不完整電子層的電子和晶體晶格中的硼原子組成。，許多的氧氣轉(zhuǎn)爐鋯硼化物端蓋損耗嚴(yán)重，因?yàn)橛蟹蔷鶆蚣訜峤饘伲狗磻?yīng)區(qū)溫度可能會(huì)超過2500。在這種流動(dòng)的狀態(tài)下，它有時(shí)可能使帶有硼化物端蓋的轉(zhuǎn)換器與金屬渣進(jìn)行接觸。該轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的爐渣含有氧化亞鐵（feo），它構(gòu)成了中間化合物，在轉(zhuǎn)移過程中金屬里面大量的雜質(zhì)被空氣中氧氣氧化。被氧化的雜質(zhì)氧化性比較高而鋯及硼有還原性，在溫度為800左右鋯及硼不會(huì)被氧化，如果溫度超過1600鋯及硼會(huì)被氧化（這是在轉(zhuǎn)換器的情況下），其耐火度降低。在鋯硼化物端蓋表面，形成氧化鋯，是一種破壞臭氧層的氧化物，所以要隨時(shí)清洗，因此該端蓋的保護(hù)成為主要問題。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器和50噸轉(zhuǎn)爐時(shí)，應(yīng)該將熱電偶通過金屬套管固定在轉(zhuǎn)換器的低圓錐形部分內(nèi)層。在墨西哥社會(huì)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)中展出了由烏克蘭和蘇維埃社會(huì)主義共和國的科學(xué)家共同開發(fā)了新的方法，他們是通過在轉(zhuǎn)換器的底部和爐渣之間插入熱電偶的方法來避免鋯硼化物的氧化。該鋯硼化物端蓋被封裝在一個(gè)狹窄的剛玉管內(nèi)，并在剛玉管的一端，由一個(gè)蓋帽來蓋住。這種保護(hù)手段，使熱電偶在一個(gè)金屬管內(nèi)進(jìn)行測溫。在第一次實(shí)驗(yàn)中，剛玉端蓋因長時(shí)間工作，已經(jīng)被液態(tài)金屬所封閉。有關(guān)的疑慮是，通過剛玉端蓋液態(tài)金屬的可能進(jìn)入剛玉管而與熱電偶接觸。在第一次安裝熱電偶實(shí)驗(yàn)時(shí)，鐵水滲透到剛玉端蓋內(nèi)，當(dāng)它凝固時(shí)，密封了剛玉管，從而自動(dòng)封裝了熱電偶。受到剛玉管保護(hù)的熱電偶在安裝拆卸，高溫加熱和與含水量高的耐火粘土接觸時(shí)不會(huì)受到損壞。一塊導(dǎo)流板，一塊或兩塊以上的突起磚與端蓋兩邊的耐火磚組成結(jié)構(gòu)是為了保護(hù)剛玉管不受到損壞正如所料，在金屬液體含量較低時(shí)，金屬液體液面位于靠近轉(zhuǎn)換器的底部那里，熱電偶容易被氧化。在低于200毫米的深度這個(gè)水平時(shí)，在金屬表面持續(xù)5-8分鐘就被氧化。在320毫米的水平，持續(xù)15至19分鐘。在安裝轉(zhuǎn)換器的底部，最終使整個(gè)冶煉過程中熱電偶性能穩(wěn)定。通過建立的調(diào)查，與爐渣的化學(xué)反應(yīng)相比，液體的流動(dòng)對金屬端蓋耐久性的影響是微不足道的。該端蓋從轉(zhuǎn)換器的底部安裝到耐火磚里面減少與流動(dòng)液體的接觸，這并不能提高金屬端蓋耐久性。把熱電偶插入到測試地點(diǎn)時(shí)，我們應(yīng)該確定轉(zhuǎn)換器的溫度控制在哪個(gè)層次。在轉(zhuǎn)換器對流空氣中含有氧氣的基礎(chǔ)上，我們假設(shè)液態(tài)金屬流量和金屬溫度在轉(zhuǎn)換器的外圍是均勻的，由于熱電偶的金屬管安裝在不同的位置，在冷卻添加外加劑的時(shí)刻開始，也是在金屬溫度迅速變化，也是由溫度變低使空氣產(chǎn)生對流的過程中，熱電偶安裝在距離320和800毫米的轉(zhuǎn)換器的底部是否被氧化，該熱電偶金屬管安裝在不同深度的位置上，幾乎沒有產(chǎn)生對金屬溫度產(chǎn)生任何影響的，熱電偶安裝在靠近金屬表面有微小的冷卻補(bǔ)充作用。因此，人們發(fā)現(xiàn)對于有硼化物端蓋的熱電偶，安裝在50噸轉(zhuǎn)換器最合適的測量區(qū)，是距離轉(zhuǎn)換器的底部200-500毫米處。事實(shí)證明，澆注已后的鋼可能仍然存在影響端蓋的爐渣。對于確定動(dòng)態(tài)誤差的測量，我們平常使用的熱電偶方法是放置在端蓋底部，使暴露于復(fù)雜的熱交環(huán)境中。冶煉過程中控制溫度，以防止溫度過高，并把金屬澆注時(shí)溫度下降一些。在此期間，溫度變化率是在10-40/min的范圍內(nèi)變化，動(dòng)態(tài)誤差將在7-30的范圍內(nèi)。但是，通過這些信息，在動(dòng)態(tài)誤差校正的理論上可以很容易地得出誤差減少到可以忽略不計(jì)。恒溫的熱電偶自由端控制具有特殊的重要性。對溫度的依賴，轉(zhuǎn)換器的外殼，在上述兩哥方面是在轉(zhuǎn)換器的操作就開始固定。外殼溫度達(dá)到400時(shí)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中在自由端恒溫控制是借助的是空氣流動(dòng)，它的目的是為了在一個(gè)特殊的金屬管內(nèi)引入的空氣。后來的恒溫控制是借助了水箱冷卻方法，使用一種銅合金（99.4%銅和0.6鎳）。在同一時(shí)間，在補(bǔ)償?shù)淖杂啥丝刂频臒犭娕甲杂啥藴囟入娐返碾娮柚到档?。外文文獻(xiàn)翻譯原文1measurement of the metal temperaturein 50-ton converters by means of thermocouplesprotected by cermet zirconium-boride end capss. m. serdyuk, m. i. korobko, s. k. sobolev,a. s. sizenko, b. k. kachur, and k. r. vlasovinstitute of automation of the state planning commission, ukr. ssr,and institute of problems in the study of materials, academy of sciences, ukr. ssrtranslated from poroshkovaya metallurgiya, no. 1 (19),pp. 91-95, january-february, 1964original article submitted september 6, 1968the quality of steel and the output and efficiency of converter production during the smelting process depend to a considerable extent on the metal temperature. therefore, continuous temperature control is necessary during the blowing-through process.measurement by means of thermocouples is considered to be the most efficient method for measuring the temperature of the liquid metal. a tungsten-molybdenum, a tungsten-molybdenum with aluminum (central scientific research institute of ferrous metallurgy), a platinorhodium-platinum, and a platinorhodium-platinum pr 30/6 thermocouple were tested during the operation of a 50-ton converter under industrial conditions. it was found that the most stable thermocouple with the necessary metrological characteristics was the pr 30/6 thermocouple. all the subsequent experiments were performed with this thermocouple.in order to protect the thermocouple from destruction by liquid metal, we used three-layer gastight end caps, which were developed on the basis of heat-resistant zirconium-boride cases. the durability of zirconium-boride end caps was basically determined with respect to the chemical action which the stag exerted on them and with respect to the erosion wear caused by metal flow. it is known 1, 2 that zirconium-boride end caps can be exposed to liquid metal in martin furnaces for several hours. their high refractoriness and chemical stability in molten steels can be explained by the strong chemical bond of the compound, in which, besides valence electrons, also electrons of internal incomplete electron shells of the elements atoms participate, and also by the structure of borides, where the frame of the crystal lattice consists of boron atoms 5.the operating conditions of zirconi