第三章 熱電偶溫度測量

第三章熱電偶溫度測量第一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/2112023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882772第一節(jié)熱電現(xiàn)象和關于熱電偶的基本定律

一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計；二、熱電偶的基本定律

第二節(jié)標準化與非標準化熱電偶

一、熱電極材料及其熱電性質；二、標準化熱電偶；三、非標準化熱電偶四、熱電偶的構造

第三節(jié)熱電偶冷端溫度補償問題一、計算法；二、冰點槽法；三、補償電橋法(冷端補償器)；四、多點冷端溫度補償法；五、晶體管PN結溫度補償法

第四節(jié)熱電偶的校驗第二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882773第一節(jié)熱電現(xiàn)象和

關于熱電偶的基本定律熱電偶溫度計由熱電偶、電測儀表和連接導線組成。測量100～1600℃溫度較高準確度溫度信號轉變成電信號，便于信號的遠傳和實現(xiàn)多點切換測量在工業(yè)生產和科學研究領域中被廣泛用于測量溫度。第三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882774第四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882775一、熱電現(xiàn)象和熱電偶溫度計由兩種不同的導體(或半導體)A、B組成的閉合回路中，如果使兩個接點t、t0處于不同溫度，回路就會出現(xiàn)電動勢，稱為熱電勢，這一現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象，這是塞貝克在1821年發(fā)現(xiàn)的，故又稱為塞貝克效應。熱電勢是由溫差電勢和接觸電勢組成的。第五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882776溫差電勢(湯姆遜電勢)是一根導體上因兩端溫度不同而產生的熱電動勢。當同一導體的兩端溫度不同時，高溫端的電子能量比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多高溫端因失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負電荷，從而在高、低溫端之間形成一個從高溫端指向低溫端的靜電場。第六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882777溫差電勢該電場阻止電子從高溫端跑向低溫端，同時加速電子從低溫端跑向高溫端，最后達到動平衡狀態(tài)，即從高溫端跑向低溫端的電子數(shù)等于從低溫端跑向高溫端的電子數(shù)。動平衡狀態(tài)時在導體兩端產生一個相應的電位差，該電位差稱為溫差電勢。此電勢只與導體性質和導體兩端的溫度有關，而與導體長度、截面大小、沿導體長度上的溫度分布無關。第七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882778接觸電勢(珀爾帖電勢)是在兩種不同的導體A和B接觸時產生的。A、B金屬有不同的電子密度，設導體A的電子密度NA大于導體B的電子密度NB，則從A擴散到B的電子數(shù)要比從B擴散到A的多，A因失去電子而帶正電荷，B因得到電子而帶負電荷，于是在A、B的接觸面上便形成了一個從A到B的靜電場。第八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙874882779這個電場將阻礙電子擴散的繼續(xù)進行，同時加速電子向相反方向轉移，即從B回到A的電子數(shù)增多，最后達到動平衡狀態(tài)。在動平衡狀態(tài)時A、B之間形成一個電位差，這個電位差稱為接觸電勢(見圖3—3)，其數(shù)值取決于兩種不同導體的性質和接觸點的溫度。如導體A和B相接觸，接點溫度為t則接點處的接觸電勢的形式只與A和B的性質有關

第九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827710熱電勢

一個由A、B兩種均勻導體組成的熱電偶，當兩個接點溫度分別時，按順時針取向，熱電偶產生的熱電勢為溫差電勢和接觸電勢之和。第十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827711熱電偶測量溫度的工作原理即熱電偶所產生的熱電勢E只和溫度有關，因此，測量熱電勢的大小，就可求得溫度t的數(shù)值了，這就是用熱電偶測量溫度的工作原理。組成熱電偶的兩種導體，稱為熱電極。通常把t0熱電偶的參考端、自由端或冷端，而t端稱為測量端、工作端或熱端(下統(tǒng)稱冷端、熱端)。如果在冷端電流從導體A流向導體B，則稱為正熱電極,B稱為負熱電極。第十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827712二、熱電偶的基本定律在使用熱電偶測量溫度時，還需要應用關于熱電偶的三條基本定律，它們已由實驗所確立.1．均質導體定律2．中間導體定律3．連接溫度定律第十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277131．均質導體定律

由一種均質導體(或半導體)組成的閉合回路，不論導體(半導體)的截面積如何以及各處的溫度分布如何，都不能產生熱電勢。由此定律可以得到如下的結論：1)熱電偶必須由兩種不同性質的材料構成2)由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，回路如產生熱電勢，便說明該材料是不均勻的。據(jù)此，可檢查熱電極材料的均勻性。第十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277142．中間導體定律由不同材料組成的閉合回路中，若各種材料接觸點的溫度都相同，則回路中熱電勢的總和等于零。結論1)在熱電偶回路中加入第三種均質材料，只要它的兩端溫度相同，對回路的熱電勢就沒有影響。第十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827715如圖3—5所，利用熱電偶測溫時，只要熱電偶連接顯示儀表的兩個接點的溫度相同，那么儀表的接入對熱電偶的熱電勢沒有影響。而且對于任何熱電偶接點，只要它接觸良好，溫度均一，不論用何種方法構成接點，都不影響熱電偶回路的熱電勢。第十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827716第十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827717第十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827718如果兩種導體A、B對另一種參考導體C的熱電勢為已知。這兩種導體組成熱電偶的熱電勢是它們對參考導體熱電勢的代數(shù)和(見圖3—6)。

第十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827719標準電極參考導體亦稱標準電極。鉑的物理、化學性能穩(wěn)定，熔點高，易提純，復制性好，所以標準電極常用純鉑絲制作。這個結論大大簡化了熱電偶的選配工作。只要取得一些熱電極與標準鉑電極配對的熱電勢，其中任何兩種熱電極配對時的熱電勢就可通過計算求得。第十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277203．連接溫度(或中間溫度)定律接點溫度為t1和t3的熱電偶，它的熱電勢等于接點溫度分別為t1,t2和t2,t3的兩支同性質熱電偶的熱電勢的代數(shù)和，如圖3—7所示，可以寫出它的熱電勢。第二十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827721在測溫時，為了使熱電偶的冷端溫度保持恒定，可以把熱電偶做得很長，使冷端遠離熱端，并連同測量儀表一起放置到恒溫或溫度波動較小的地方(如集中控制室)。但這種方法要耗費許多貴重的熱電極材料，因此。一般是用一種所謂補償導線和熱電偶的冷端相連接(如圖3—8所示)。這種補償導線是兩種不同的金屬材料，它在一定的溫度范圍內(0～100℃)和所連接的熱電偶具有相同的熱電性質，可用它們來做熱電偶的延伸線。第二十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827722補償導線補償導線分為補償型和延伸型兩種。補償型補償導線的材料與對應的熱電偶不同，是用賤金屬制成的，但在低溫下它們的熱電性質是相同的。延伸型補償導線的材料與對應的熱電偶相同，但其熱電性能的準確度要求略低。補償導線的結構與電纜一樣，有單芯、雙芯等,芯線又分單股硬線和多股軟線；芯線外為絕緣層和保護層，有的還有屏蔽層。補償導線電阻率較小，線徑較粗，這有利于減小熱電偶回路的電阻。第二十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827723第二十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827724連接溫度定律的推論

1)已知熱電偶在某一給定冷端溫度下進行的分度，只要引入適當?shù)男拚?，就可在另外的冷端溫度下使用。這就為制訂熱電偶的熱電勢——溫度關系分度表奠定了理論基礎。2)和熱電偶具有同樣熱電性質的補償導線可以引入熱電偶的回路中，相當于把熱電偶延長而不影響熱電偶應有的熱電勢，這就為工業(yè)測溫中應用補償導線提供了理論依據(jù)。第二十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827725第二節(jié)標準化與非標準化熱電偶常用的熱電偶是由熱電極(熱偶絲)、絕緣材料(絕緣管)和保護套管等部分構成的。第二十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827726一、熱電極材料及其熱電性質

1)物理性能穩(wěn)定。能在較寬的溫度范圍內使用，其熱電性質不隨時間變化；2)化學性能穩(wěn)定，在高溫下不易被氧化和腐蝕；3)熱電勢和熱電勢率(溫度每變化1℃引起的熱電勢的變化)大，熱電勢與溫度之間呈線性關系；4)電導率高，電阻溫度系數(shù)小；5)復制性好，以便互換；6)價格便宜。

第二十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827727二、標準化熱電偶是指制造工藝較成熟、應用廣泛、能成批生產、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標準化文件中的那些熱電偶。標準化文件對同一型號的標準化熱電偶規(guī)定了統(tǒng)一的熱電極材料及其化學成分、熱電性質和允許偏差。標準化熱電偶具有統(tǒng)一的分度表。對于同一型號的標準化熱電偶具有互換性，使用十分方便。第二十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277281．鉑銠10——鉑熱電偶(分度號s)貴金屬熱電偶，直徑通常釣為0．5mm，它長期使用的最高溫度可達1300℃，短期使用可達1600℃。這種熱電偶的復制性好，測量準確度高，宜在氧化性及中性氣氛中長期使用，在真空中可短期使用，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸氣中使用，除非外面套有合適的非金屬保護套管，防止這些氣氛和它直接接觸。在高溫下長期使用時，其晶粒會過分增大，導致鉑電極折斷。高溫下鉑電極對污染很敏感，熱電勢會下降，而且鉑銠極中的銠會揮發(fā)或向鉑電極擴散，熱電勢也會下降。電勢較小，價格較貴。第二十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277292．鉑銠13——鉑熱電偶(分度號R)熱電偶的基本性能和使用條件和鉑銠10一鉑熱電偶相同，只是熱電勢略大些，歐美等國家使用較多。第二十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277303．鉑銠30——鉑銠6熱電偶(分度號B)這也是貴金屬熱電偶，直徑通常為0．5mm，長期使用最高溫度可達1600℃，短期使用可達1800℃。它宜在氧化性或中性氣氛中使用，在真空中可短期使用。它不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸氣的氣氛中使用，除非外面套有合適的非金屬保護套管。與鉑銠10一鉑熱電偶相比。由于它的兩個熱電極都是鉑銠合金，因此抗污染能力增大，晶粒增大也很小，熱電性質更為穩(wěn)定。這種熱電偶的熱電勢及熱電勢率都比鉑銠10一鉑熱電偶更小。由于它在低溫時的熱電勢很?。虼死涠嗽?0℃以下使用時，可不必進行冷端溫度補償。第三十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277314．鎳鉻——鎳硅(鎳鉻——鎳鋁)熱電偶(分度號K)賤金屬熱電偶，熱電極直徑一般為0．3～3．2mm，直徑不同，它的最高使用溫度也不同。以直徑3．2mm為例，它長期使用的最高溫度為1200℃，短期測溫可達1300℃。在500℃以下可在還原性、中性和氧化性氣氛中可靠地工作，而在500℃以上只能在氧化性或中性氣氛中工作。鎳鉻—鎳硅熱電偶可用于溫度很低的含氫或氨的氣氛中。而不能用于氧化還原交替的氣氛中，也不能用于含硫的氣氛中。在真空中只能短期使用(因為鉻將揮發(fā)而改變分度值)。鎳鉻—鎳鋁熱電偶與鎳鉻—鎳硅熱電偶的熱電特性幾乎完全一致，但是鎳硅合金比鎳鋁合金的抗氧化性更好，目前我國基本上已用鎳鉻—鎳硅熱電偶取代鎳鉻—鎳鋁熱電偶。鎳鉻—鎳硅熱電偶的熱電勢率比鉑銠10—鉑熱電偶的大4～5倍，而且溫度和熱電勢關系較近似于直線關系。第三十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277325．鎳鉻—康銅熱電偶(分度號E)這是賤金屬熱電偶，測溫范圍為一200～900℃，熱電極直徑為0．3～3．2mm。直徑不同，最高使用溫度也不同，以直徑3．2mm為例，長期使用最高溫度為750℃，短期使用最高可達900℃。這種熱電偶適合在氧化性或中性氣氛中使用。在其他氣氛中使用所受的限制與鎳鉻—鎳硅熱電偶相同。這種熱電偶適合在0℃以下測量溫度，因為它在高濕度氣氛中不易腐蝕。在常用熱電偶中，這種熱電偶每攝氏度對應的電勢最高，因此經常使用這種熱電偶，第三十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277336．鐵——康銅熱電偶(分度號J)賤金屬熱電偶，測溫范圍為-40～750℃，熱電極直徑為0．3～3．2mm，它的最高測量溫度與熱電極直徑有關。它適用于氧化、還原性氣氛中測溫，亦可用在真空、中性氣氛中測溫。它不能在538℃以上的含硫氣氛中使用。這種熱電偶具有穩(wěn)定性好，靈敏度高和價格低廉等優(yōu)點。第三十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277347．銅——銅熱電偶(分度號T)賤金屬熱電偶，測溫范圍為-200～+400℃，熱電極直徑為0．2～1．6mm，它的最高測量溫度與熱電極直徑有關。它適合在氧化、還原、真空及中性氣氛中使用，它在潮濕的氣氛中是抗腐蝕的，特別適合于0℃以下溫度的測量。它的主要特點是測溫準確度高，穩(wěn)定性好，低溫時靈敏度高以及價格低廉。第三十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277358．鎳鉻—金鐵熱電偶(分度號NiCr—AuFe0．07)

及銅—金鐵熱電偶(分度號Cu—AuFe0．07)這兩種熱電偶適用于低溫測量。其測量范圍前者為-270～0℃，后者為-270~196~℃。這兩種熱電偶在低溫下使用具有穩(wěn)定性好、靈敏度高等優(yōu)點，其分度表可查有關資料。第三十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277361)S、R、B的貴金屬來說，長期使用最高溫度是指在干燥空氣中熱電偶在該溫度下經過200h作后，其原始分度值的變化不超過0．5％；短期使用的最高溫度、工作氣氛及原始值的變化與上述相同，經歷時間則為20h。2)K、E、J、T的賤金屬來說，其長期使用的最高溫度是指在干燥空氣中熱電偶在該溫度下經過1000h工作后，其原始分度值的變化不超過0．75％；短期使用的最高溫度、工作氣氛及原始值的變化與上述相同，經歷時間則為100h。3)分度號為E、J、T熱電偶的負極雖然都是康銅(銅鎳合金)，但通常含有少量的不同元素，以控制熱電勢，并相應減少鎳或銅的含量，或同時減少二者的含量。第三十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827737三、非標準化熱電偶在高溫、低溫、超低溫、高真空和有核輻射等被測對象中，具有某些特別良好的性能。非標準化熱電偶一般沒有統(tǒng)一的分度表。非金屬熱電偶材料的復制性還很差，故沒有統(tǒng)一的分度表，也不能成批生產。其機械強度較差，因此在使用中受到較大的限制。第三十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827738第三十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827739第三十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827740四、熱電偶的構造1．普通型熱電偶

常用的普通型熱電偶本體是一端焊接的兩根金屬絲(熱電極)?？紤]到兩根熱電極之間的電氣絕緣和防止有害介質侵蝕熱電極，在工業(yè)上使用的熱電偶一般都有絕緣管和保護套管。如果被測介質對熱電偶不會發(fā)生侵蝕作用，也可不用保護套管，以減小接觸測溫誤差與滯后。第四十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827741(1)熱電極熱電極的直徑由材料的價格、機械強度、電導率以及熱電偶的用途和測量范圍等決定。貴金屬熱電極的直徑一般是0.3～0.65mm；賤金屬熱電極的直徑一般是0.5～3.2mm。熱電偶的長度根據(jù)熱端在介質中的插入深度來決定，通常為350～2000mm。第四十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827742焊點的形式熱電偶熱端通常采用焊接方式形成。為了減小熱傳導誤差和滯后，焊點宜小，焊點直徑應不超過兩倍熱電極直徑。點焊對焊絞狀點焊第四十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827743(2)絕緣材料熱電偶的兩根熱電極要很好地絕緣，以防短路。在低溫下可用橡膠、塑料等作絕緣材料；在高溫下采用氧化鋁、陶瓷等制成圓形或橢圓形的絕緣管，套在熱電極上。各稱長期使用的溫度上限(℃)名稱長期使用的溫度上限(℃)天然橡膠聚乙烯聚四氟乙烯玻璃和玻璃纖維60~8080250400石英陶瓷氧化鋁氧化鎂1100．120016002000第四十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827744(3)保護套管為防止熱電極遭受化學腐蝕和機械損傷，熱電偶通常都是裝在不透氣的、并帶有接線盒的保護套管內。接線盒內有連接熱電極的兩個接線柱，以便連接補償導線或導線。對保護套管材料的要求是能承受溫度的劇變、耐腐蝕、有良好的氣密性和足夠的機械強度，有高的熱導率，在高溫下不致和絕緣材料及熱電極起作用，也不產生對熱電極有害的氣體。第四十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827745主要用于測量氣體、蒸汽和液體等介質的熱電偶。按其安裝時的連接形式可分為螺紋連接和法蘭連接兩種；按其使用時被測介質的壓力大小可分為密封常壓式和高壓固定螺紋式兩種第四十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827746

還有一種保護套管結構(稱為焊接固定錐形熱電偶)，其外形如圖3—12(g)所示。它是用在高溫高壓蒸汽管道上測量蒸汽溫度用的。這些熱電偶測溫時的時間常數(shù)隨保護套管的材料及直徑而變化。第四十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827747(4)接線盒接線盒中有接線端子，它將熱電極和連接導線連接起來。接線盒起密封和保護接線端子的作用。普通式防濺式防水式隔爆式插座式

第四十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277482．鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶是由金屬套管、絕緣材料和熱電極經拉伸加工而成的堅實組合體，其結構如圖3一13所示套管材料有銅、不銹鋼及鎳基高溫合金等。熱電偶與套管之間填滿了絕緣材料的粉末，目前采用的絕緣材料絕大部分為氧化鎂。第四十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827749鎧裝熱電偶的熱端有露端形、接殼形、絕緣形、扁變截面形及圓變截面形等。第四十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827750第五十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827751鎧裝熱電偶的主要優(yōu)點熱端熱容量小動態(tài)響應快機械強度高撓性好耐高壓、強烈震動和沖擊可安裝在結構復雜的裝置上第五十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙87488277523．薄膜熱電偶由兩種金屬薄膜連接而成的一種特殊結構的熱電偶。熱端既小又薄，熱容量很小，可以用于微小面積上的溫度測量；動態(tài)響應快，可測量瞬變的表面溫度。片狀結構的薄膜熱電偶，是采用真空蒸鍍法將兩種熱電極材料鍍到絕緣基板上，上面再蒸鍍一層二氧化硅薄膜作絕緣和保護層。第五十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827753第五十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827754如果將熱電極材料直接蒸鍍在被測表面上，其時間常數(shù)可達微秒級，可用來測量變化極快的溫度。也可將薄膜熱電偶制成針狀，針尖處為熱端，可用來測量點的溫度。

第五十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827755第五十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827756第三節(jié)熱電偶冷端溫度補償問題從熱電偶的測溫原理中知道，熱電偶熱電勢的大小不但與熱端溫度有關，而且與冷端溫度有關，只有在冷端溫度恒定的情況下，熱電勢才能正確反映熱端溫度高低。在實際應用時，熱電偶的冷端放置在距熱端很近的大氣中。受高溫設備和環(huán)境溫度波動的影響較大，因此冷端溫度不可能是恒定值。為消除冷端溫度變化對測量的影響．可采用下述幾種冷端溫度補償方法。第五十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827757一、計算法各種熱電偶的分度關系是在冷端溫度為0℃的情況下得到的。如果測溫熱電偶的熱端為t℃，冷端不是0℃而是t0℃，這時不能用測得的E(t，0)去查分度表得，而應該根據(jù)下式計算熱端為t℃、冷端為0℃時的熱電勢：第五十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827758

熱端為t℃時的熱電勢，該值可以從熱電偶分度表中查得。然后用E(t，0)從分度表中查得溫度，就是通過計算法補償了冷端溫度不在0℃所產生的電勢變化后得到的熱端溫度。

用計算法來補償冷端溫度變化的影響，適用于實驗室測溫;對于現(xiàn)場使用的直讀式儀表測溫，用此方法補償是很不方便的。第五十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827759二、冰點槽法如果在測溫時將熱電偶冷端置于0℃下，就不需要進行冷端溫度補償這時需要設置一個溫度恒為0℃的冰點槽。圖3-16所示是一個簡單的冰點槽，把清潔水制成冰屑，冰屑與清潔水相混合后放在保溫瓶中。在一個大氣壓下,冰和水的平衡溫度就是0℃。在瓶蓋上插進幾根盛有變壓器油的試管是為了保證傳熱性能良好，將熱電偶的冷端插到試管里。冰點槽法是一個準確度很高的冷端溫度處理方法，然而需要保持冰水兩相共存，使用起來比較麻煩，因此這個辦法只用于實驗室，工業(yè)生產中一般不采用。第五十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827760第六十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827761補償電橋法是利用不平衡電橋產生的電壓來補償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電勢變化。

三、補償電橋法(冷端補償器)第六十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827762冷端溫度補償電橋是一個不平衡電橋。橋臂電阻R和Rcu與熱電偶冷端處于相同的環(huán)境溫度。是錳銅線繞電阻Rcu是銅導線繞制的補償電阻。E(=4V)是橋路直流電源選擇Rcu的阻值使橋路在20℃時處于平衡狀態(tài)，此時橋路輸出為0。通過改變限流電阻尺，的阻值來改變流過橋臂的電流，可使補償電橋與不同類型的熱電偶配合使用。第六十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827763機械零點

如果電橋平衡時的溫度為20℃，則冷端溫度=20℃。在使用時，與其配接的動圈表的機械零點應調至20℃。與熱電偶配接的溫度變送器及電子自動電位差計中也有溫度補償電路，而且就作為儀表測量線路的一部分，它們都是將熱電偶的冷端溫度補償至0℃。第六十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827764第六十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827765四、多點冷端溫度補償法為了節(jié)省儀表，在同一設備或同一車間里，可利用多點切換開關把幾支甚至幾十支同一分度號的熱電偶接到一塊儀表上，這時只需要用一個公共的冷端補償器。第六十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21西北電力職工培訓中心動力系熱工自動化教研室劉曉謙8748827766還有一個辦法把所有熱電偶的冷端引到一個接線端子盒里，在這個盒子里放置著補償熱電偶的熱端。補償熱電偶可以是一支測溫熱電偶或是用測溫熱電偶的補償導線制成的熱電偶。補償熱電偶和測溫熱電偶通過切換開關和儀表串接起來，使冷端溫度變化引起測溫熱電偶和補償熱電偶的熱電勢變化相互補償。此時動圈表的機械零點應