热电偶测量误差分析及使用注意事项.pdf

国防军工热学、流量计量与测试技术交流会论文专集 ·8l· 热电偶测量误差分析及使用注意事项 蔡丽枝 (福建省计量科学技术研究所，福建福州350003) 摘要：热电偶是工业测温中使用最广泛的温度传感器之一，热电偶的结构虽然简单，但在使用中仍然会出 现各种测量误差。本咬较详细地介绍了热电偶测量误差的各种影响因素及使用注意事项。 关键词：热辐射；响应时间；不均质；劣化 热电偶是工业测温中使用最广泛的温度传感器之 的温度传感器不仅会因跟不上被测对象的温度变化速 一，热电偶的结构虽然简单，但在使用中仍然会出现 度而出现滞后，同时也会因达不到热平衡而产生测量 各种问题。例如：安装或使用方法不当，将会引起较 误差。因此最好选择响应速度快的传感器，对热电偶 大的测量误差，甚至检定合格的热电偶也会因操作不 来说除保护管影响外，热电偶的测量端直径也是其主 当，在使用时不合格。为了提高测量精度，减少测量 要因素，即偶丝越细，测量端直径越小，热响应时间 误差，延长热电偶使用寿命，要求使用者不仅应具备 越短。 仪表方面的操作技能，而且还应具有物理、化学及材 1．3热辐射的影响 料等多方面知识。本文根据多年实践，并参阅有关资 插入炉内用于测温的热电偶，因炉内高温物体发 料较详细地介绍了热电偶测量误差的各种影响因素及 出的热辐射升温。如果炉内气体是透明的，而且热电 其使用注意事项。 偶与炉壁的温差较大时，将因热电偶与炉壁之间的热 1测量误差的主要影响因素 辐射而产生测温误差，因此，．为了减少热辐射误差， 1．1插入深度的影响 应使炉壁温度尽可能接近热电偶的温度。另外，在安 热电偶插入被测物体时，沿着传感器的长度方向 装时还应注意热电偶安装位置。 将产生热流，当环境温度低时就会有热损失，从而导 1．4热阻抗增加的影响 致热电偶与被测对象的温度不一致而产生测量误差。 在高温下使用的热电偶，如果被测介质为气态， 由热传导而引起的误差，与插入深度有关，而插入深 那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上，使保 度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好， 护管的热阻抗增大；如果被测介质是熔体，在使用过 程中将有炉渣沉积，不仅增加了热电偶的响应时间， 其插入深度应该深一些(约为直径的15～20倍)；陶 瓷材料绝热性能好，可插入浅一些(约为直径的10一 而且还会使测量温度值偏低。因此，除了定期检定外， 15倍)。对于工程测温，其插入深度还与测量对象是 为了减少误差，经常抽检也是必要的。例如在冶炼高 静止或流动等状态有关，如流动的液体或高速气流温 温熔炉中，不仅安装有连续测温的热电偶，还配备消 耗型热电偶测温装置，用于及时校准连续测温用热电 度的测量，将不受上述限制，插入深度可以浅一些。 偶的准确度。 1．2响应时间的影响 1．5热电偶丝不均质影响 接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象 1)热电偶材质本身不均质 、 达到热平衡，因此在测温时需要保持一定时间，才能 热电偶在计量检定时，按规程要求，插入检定炉 使两者达到热平衡，而保持时间的长短，同测温元件 的热响应时间有