設為首頁
加入收藏
聯(lián)系我們 熱電偶是一種常見的接觸式溫度傳感器，在實際使用中，避免熱電偶引起誤差，遵循多項技術規(guī)范，必須了解引起誤差的原因，才能使熱電偶發(fā)揮zui大價值，延長使用壽命。
1、測溫元件本身引起的誤差
測溫元件通常采用接觸法來測量溫度，元件的接觸直接導致了被測介質的溫度產生影響，破壞了介質的表面熱量，必然使部分熱量傳導到測溫元件。例如：工作測溫點與外部環(huán)境隔絕，測溫點距
離隔絕層距離為l1，工作點環(huán)境溫度t0與隔的外部環(huán)境溫度t1有個溫度差，測溫元件安裝固定必定和隔絕層、外部環(huán)境有接觸，假設t0>t1，由于熱傳導的作用，測溫元件的測溫工作點溫度t2必定小于工作點環(huán)境溫度t0，這個差值t2-t0為沿測溫元件方向的導熱誤差。根據(jù)傳熱學中表面有散熱作用的等截面長桿的穩(wěn)定導熱理論，可以得到導熱誤差的關系式為：
a1，a2為管內外介質對測溫管之間的換熱系數(shù)；S1，S2為管內外兩端測溫管的截面周長，S1=S2=πd1；λ1，λ2為管內外兩段測溫管的導熱率，λ1=λ1；A1，A2
為內外兩段測溫管的截面積，A1=A2；l1，l2為管內外測溫管的長度。
由公式（1）可見：
（1）在測溫元件在向外部環(huán)境導熱的情況下誤差不可能等于0。
（2）工作點環(huán)境溫度與外部環(huán)境的溫度差t0-t1越大，a2越大，測溫誤差越大。減小外部環(huán)境與工作點環(huán)境溫度的誤差，使得測溫元件與外部環(huán)境的熱交換減小，系數(shù)a2減小，因此可以減小測溫誤差。
（3）當測溫元件與外部環(huán)境接觸距離越大，雙曲余弦eh（b1l1）、雙曲正切th（b1l1）都增加，導熱誤差減小；當測溫元件與外部環(huán)境接觸距離減小，雙曲余弦eth（b2l2）增加，測溫誤差也減小。
（4）當導熱系數(shù)增加則a1，b1增加，為使誤差減小，故在選擇測溫點時，應選在流通性較好的地方。
（5）增加S1/A1，使b1增加，可以使誤差減小。而S=πd1；A1=π（d0+d1）δ/2（式中d0為測溫管內徑，d1為測溫管外徑，δ為測溫管壁厚），所以要想增加S1/A1，就應該使測溫元件的壁厚、外徑精良減小，也就是說應該將測溫元件探頭要細，壁厚盡量要薄。
（6）測溫元件材料的熱傳導率減小，誤差就減小。因此測溫管可采用導熱性質不良的材料來制造。
2、響應時間引起的誤差
測溫元件到達測量的溫度需要一定的響應時間，用測溫元件測量快速變化的溫度時，元件的溫度變化跟不上所測溫度的變化，此時將產生一些誤差。當所測溫度近似階躍形狀的快速變化，測溫元
件的溫度變化是沿時間線性變化，這就導致實際變化與測量變化存在一個時間差，測溫元件的熱響應時間越長，時間差越長，測溫元件的溫度就不是實時體現(xiàn)正確的溫度，這種變化越多，誤差越大。改善這種誤差，縮減時差遲滯，可采用如下辦法：
（1）測溫元件熱端的體積減小以減少熱端吸收的熱容量。
（2）元件保護管采用比熱小，導熱好的套管材料，滿足設計強度下使外徑盡量小，在測量端與套管之間填充導熱材料，或者直接將測量材料熱端直接連接至套管或裸露，用以減小熱端測量傳遞中的熱用量。
（3）僅使測溫元件與被測介質的接觸面積增大，來增大熱傳導系數(shù)。
3、熱電偶絕緣導致的誤差
熱電偶測溫是有兩種不同導體材料閉合回路，當兩端點的溫度不同時，在閉合回路中產生熱電動勢和電流，需要事先知道溫度與熱電動勢之間的關系即可用來測量溫度。當保護管或接線板污垢或鹽
渣過多致使熱電偶極間與保護管絕緣不良，在高溫下導致影響加大，這就會引起熱電勢的損耗，而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上100℃。
為了避免此原因引起的誤差方法為：
（1）熱電偶與保護管之間需要填充絕緣物或其他物理隔離，保證保護管對熱電偶的熱電動勢不會產生影響。
（2）保護管內壁高溫、高壓清洗，防止其他雜質污垢引起的熱電偶與保護管之間的絕緣不良。
（3）接線板處密封或保持環(huán)境整潔，以減少外部環(huán)境導致氧化物等導致熱電偶電動勢的影響。
4、外部環(huán)境對測溫元件的影響導致的誤差
（1）測溫元件經(jīng)過長期使用后，熱電偶電極會出現(xiàn)被腐蝕、氧化或晶格不均勻等現(xiàn)象，這將導致熱電偶的熱電特性發(fā)生變化，倘若變化顯著，則會嚴重影響其精度準確性。解決這一問題的主要辦法就是保護好熱電偶接線盒，使接線盒的出線口和蓋子都由橡膠墊片進行密封，防止損失和損壞，這將有效減緩腐蝕、氧化環(huán)境對測溫元件的影響。
（2）測溫元件因保護管外表面附著塵埃、氧化物、煤灰等，測熱阻值增加，阻礙熱的傳導，使反應滯后，這時測溫元件比被測溫度的真值有出入，因此，使用時必須保持測溫元件保護管外部的清潔，以減小誤差。
（3）高頻磁場環(huán)境引起的誤差。熱電偶材料通常為合金材料，具有一定的導電率，如果測溫環(huán)境處于高頻磁場當中，那么熱電偶的端部必將出現(xiàn)一定的渦流，同時產生一定量的渦流耗損。雖然這一渦流耗損現(xiàn)象非常的小，但是由于熱電偶端部面積很小，所以耗損密度將很大，從而導致端部的溫度急劇上升。根據(jù)假設，把熱電偶的端部看作是一個圓柱體，熱電偶渦流詳情如圖1所示。
從公式（2）就可以清楚的看到，在的情況下，熱電偶渦流損耗率與熱電偶絲自身的導電率和磁場周圍的磁通頻率有直接的關系。但是從實際來看，熱電偶偶絲端部并不是的實驗圓柱體，其導電率也不是單一合金型電導率,根據(jù)渦流的原理，渦流損耗的磁場頻率f以及磁感應強度B的冪指數(shù)有關，因此對公式（2）做進一步修正：
式中，k2，α2，β2為待定系數(shù)。再考慮環(huán)境及熱電偶導線散熱，熱電偶在高頻環(huán)境測溫時，渦流損耗引起的溫升為：
式中，確定熱電偶高頻磁場環(huán)境測溫溫升數(shù)學模型的關鍵是確定公式（3）的待定系數(shù)，從不同磁感應強度及不同頻率下的高頻磁場實測溫升數(shù)據(jù)為輸入，按公式（3）的形式構造回歸方程，并給定待定系數(shù)初值，基于nlinfit非線性回歸算法確定系數(shù)，得到的溫升數(shù)學模型為：
由此可見熱電偶處在高頻磁場環(huán)境下測溫時，由于渦流效應會引起合金偶絲端部很大的損耗密度，雖然這個磁場很小，就算只有毫特級，就可能帶來額外帶來損耗和溫升。為了避免這種環(huán)境對熱電
偶測溫的影響可做如下處理：
（1）當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。
（2）當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內部，防止擴散到屏蔽的空間去。
（3）在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
K型熱電偶 鉑銠熱電偶 高溫熱電偶 多點熱電偶
