热电偶的技术之温度控制

　热电偶是一种感温元件，是一次仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

　　在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。

　　热电偶温度传感器的工作原理

　　两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

　　热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题： 1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数;

　　2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关;

　　3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。

　　热电偶测量精度和温度测量范围的选择

　　两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

　　选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。

　　1、测量精度和温度测量范围的选择使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶;要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶;使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶;在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶;250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。

　　2、使用气氛的选择S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。

　　3、耐久性及热响应性的选择线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。

　　4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择

　　运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。

　　5、注意事项

　　◆热电偶[1]公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。

　　◆热电偶***小插入深度：应不小于其保护套管外径的8-10倍(特列产品例外)

　　◆绝缘电阻：当周围空气温度为15-35℃，相对湿度<80%时绝缘电阻&ge;5兆欧(电压100V)。具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为93&plusmn;3℃时，绝缘电阻&ge;0.5兆欧(电压100V)

　　◆高温下的绝缘电阻：热电偶在高温下，其热电极(包括双支式)与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻(按每米计)应大于下表规定的值。