你了解热电偶吗?热电偶使用不合格的原因有哪些?

[关键字]：热电偶 指数 铠装热电偶

[导读] 为增进大家对热电偶的认识，本文将对热电偶以及热电偶在使用过程中不合格的原因予以介绍。

热电偶的外形，常因需要，而极不相同。但其实基本结构差不多是一样的。为增进大家对热电偶的认识，本文将对热电偶以及热电偶在使用过程中不合格的原因予以介绍。

一、热电偶

热电偶是所有传感器中复杂性很低的一种，因此既坚固耐用，又低成本，非常适用于工业应用领域。

热电偶由两根材质不同的金属导线组成，这两根导线共同连接测量点，称为热接点。热电偶的输出是与热接点和导线冷接点之间的温差成比例的电压。所产生的电压非常小且是非线性的，这便给热电偶仪器制造商带来了设计难题。但如果设计得当，热电偶便是一种成本非常低的传感器，如果损坏则可轻松更换。

热电偶电路至少有两个接点：测量接点(热接点)和参考接点或冷接点。参考接点是热电偶的两根导线连接测量仪器(例如数据记录器)的接点。这是金属材质从热电偶金属变成测量仪器金属的点，大多数电子数据记录器均采用铜线。

热电偶的输出电压与测量接点和参考接点之间的温差有关。这是 Thomas Seebeck 在1821年观察到一种现象后得出的结论。在该现象中，由两个金属材质不同的导线组成的电路在其中一个接点被加热后改变了电压表指针的位置。

每一类热电偶都有其特有的塞贝克(Seebeck) 电压曲线。 塞贝克曲线取决于热电偶两根导线中使用的金属，所产生的电压以 mV 为单位。 热电偶中使用的几乎所有导线都是合金，合金的同质性对于测量系统的精度至关重要。

应记住，电压不是在热接点处产生的，而是在存在热梯度的区域沿着导线产生的。在精度要求高的应用场合，在使用热电偶前检查精度时应考虑到这一点。

二、热电偶使用中不合格原因分析

检定合格的热电偶在使用中不合格，这种现象鲜为人知，未引起人们重视。导致检定合格的热电偶在使用中不合格现象: 主要由于热电偶偶丝不均质影响、铠装热电偶的分流误差和使用热电偶不当造成。

1、热电偶丝不均质影响

① 热电偶材质本身不均质。热电偶在计量室检定时，按规程要求，插入热电偶检定炉内的深度300mm。因此，每支热电偶的检定结果，确切地说只能体现或主要体现出从测量端开始300nm长偶丝的热电行为。然而，当热电偶的长度较长，使用时大部分偶丝都处于高温区，如果热电偶丝不均质且处于具有温度梯度的场合，那么其局部将产生热电动势。该电动势称为寄生电势，由寄生电势引起的误差称为均质误差。

② 热电偶丝经使用后产生的不均质。对于新制的热电偶，即使是不均质性能满足要求，但是，反复加工、弯曲致使热电偶产生加工畸变，也将失去均质性，而且使用中热电偶长期处于高温下，也会因偶丝的劣化而引起热电动势变化。当局部劣化部分处于具有温度梯度的场所，也将产生寄生电势叠加在总热电动势中而出现测量误差。

2、铠装热电偶的分流误差

用铠装热电偶测量炉温时，当热电偶中间部分的温度超过800℃时，将引起绝缘电阻下降，热电偶示值出现异常的现象，称为分流误差。由于铠装热电偶的绝缘物是粉末状氧化镁，在高温下温度每升高100℃，其绝缘电阻下降一个数量级。当中间部位温度较高时，必定有漏电流产生、致使在热电偶输出电势中有分流误差出现。

3、使用不当引起的测量误差

检定合格的热电偶，如果使用方法不正确，也会引起较大的测量误差。

① 热电偶插入深度不够，因导热损失致使测温偏低;

② 参考端温度处理不当，例如，炉内火焰喷出致使参考温度偏高，也会引起测量误差等。

由上述讨论可以看出，检定合格的热电偶在使用中不合格有可能因上述三种情况所导致。

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