熱電偶溫度計(jì)量常見問題的處理措施探討

張明　劉書霞

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的控制因素，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的意義重大。為了實(shí)現(xiàn)精確化控制溫度，熱電偶測(cè)溫儀表應(yīng)用越來越廣泛。但由于眾多因素的綜合影響，熱電偶的使用會(huì)出現(xiàn)一定的誤差而失準(zhǔn)。研究熱電偶溫計(jì)量問題對(duì)解決生產(chǎn)難題具有重要作用。本文簡(jiǎn)要說明了熱電偶的測(cè)溫基本原理，分析了熱電偶溫度計(jì)測(cè)量誤差來源和原因，并提出熱電偶誤差校正的有效方法，給出熱電偶的使用注意事項(xiàng)，為熱電偶的維護(hù)和保養(yǎng)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：熱電偶溫度計(jì)量;常見問題;處理措施

工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境溫度要求較高，為保證溫度在生產(chǎn)范圍內(nèi)，需要利用儀器進(jìn)行環(huán)境測(cè)溫。而最常的測(cè)溫儀器就是熱電偶溫度計(jì)。熱電偶的優(yōu)勢(shì)較多，能夠更精確的測(cè)出環(huán)境溫度來指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。熱電偶溫度傳感器能夠直接與環(huán)境接觸，省去中間介質(zhì)的傳遞，溫度測(cè)量更精確，誤差更小。而且熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型可根據(jù)需求隨意變化，操作簡(jiǎn)單，性價(jià)比很高。但是，熱電偶的使用需要嚴(yán)格的操作規(guī)程，一旦使用不規(guī)范，或保養(yǎng)不到位，熱電偶就會(huì)產(chǎn)生溫量計(jì)量誤差，給工業(yè)生產(chǎn)帶來困擾。因此，對(duì)熱電偶的誤差來源進(jìn)行分析并尋找解決對(duì)策是十分必要的。

一、熱電偶工作原理

熱電偶進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，利用塞貝克效應(yīng)（Seebeckeffect），將不同熱導(dǎo)體間的溫度差轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再利用二次儀表轉(zhuǎn)化為我們直觀看到的溫度顯示值。當(dāng)溫度差越大時(shí)，不同導(dǎo)體間的電流就會(huì)越強(qiáng)，產(chǎn)生的電信號(hào)也越強(qiáng)，兩者成正相關(guān)。強(qiáng)溫差使得強(qiáng)電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電信號(hào)，從而在儀表上可以看到由強(qiáng)溫差轉(zhuǎn)化而來的測(cè)溫值。熱電偶具有準(zhǔn)確度高，靈敏性高，測(cè)溫響應(yīng)時(shí)間短，并可以直接接觸待測(cè)物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，熱電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離發(fā)送，為工業(yè)自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)提供助力。但是，熱電偶隨著使用頻率的增多，精確度會(huì)逐漸下降，需要不斷進(jìn)行誤差來源追溯，加強(qiáng)維護(hù)、保養(yǎng)和校正，才能將超差有效的避免，提高熱電偶的測(cè)溫質(zhì)量和精確度。

二、熱電偶溫度計(jì)量的常見問題

2.1 熱電偶安裝不合理引起的問題

熱電偶在對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，位置的選擇十分的重要，對(duì)其精確度影響較大。一旦位置安裝不對(duì)，插入深度不達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶工作誤差就會(huì)隨之增大。而且由于沒同物質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，應(yīng)用熱電偶時(shí)，要對(duì)插入深度進(jìn)行校正與調(diào)整，并反得試驗(yàn)來確度深度，否則誤差控制很難到位。

2.2 熱輻射以及導(dǎo)熱問題

熱輻射范圍較大，會(huì)對(duì)正在測(cè)量的熱電偶測(cè)量端產(chǎn)生輻射熱影響，成為測(cè)量誤差的來源之一。而導(dǎo)熱誤差則是熱電偶本身構(gòu)造所形成的，其導(dǎo)體導(dǎo)熱隨著長(zhǎng)度的變化會(huì)出現(xiàn)溫度差，使得溫度指示值出現(xiàn)偏差。

2.3 熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題

熱電偶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題是指熱電偶進(jìn)入待測(cè)物質(zhì)后，其指示值響應(yīng)時(shí)間超出了標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間。熱電偶是插入式測(cè)溫，需要測(cè)量端與待測(cè)物溫度無偏差，才能進(jìn)行電信號(hào)的轉(zhuǎn)化。因此，這種響應(yīng)時(shí)間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構(gòu)造和使用環(huán)境溫度條件所影響。靜止測(cè)量時(shí)，熱電偶靈敏度高，準(zhǔn)確度高。而當(dāng)待測(cè)物質(zhì)溫度是動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)時(shí)，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差，使每一時(shí)刻的測(cè)量值出現(xiàn)偏差。

2.4 測(cè)量系統(tǒng)漏電引起的問題

熱電偶結(jié)構(gòu)存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢(shì)受影響，導(dǎo)致測(cè)量端出示的溫度值與實(shí)際溫度存在溫差誤差，甚至出現(xiàn)測(cè)量值無法顯示的故障。

三、熱電偶測(cè)量常見問題的處理措施

3.1 合理選擇測(cè)溫點(diǎn)與插入深度

選擇恰當(dāng)?shù)奈恢煤蜕疃葘?duì)于熱電偶測(cè)溫來說非常關(guān)鍵。采集待測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)，然后對(duì)其做出分析總結(jié)，找到最合適的檢測(cè)點(diǎn)，就可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，消除測(cè)溫誤差，更好的檢測(cè)并且控制溫度。綜合考慮熱電偶的結(jié)構(gòu)、密封性、材質(zhì)等方面，加上深度檢測(cè)實(shí)踐，同時(shí)分析總結(jié)規(guī)律，以此來確定最佳深度。雖然一些測(cè)量環(huán)境存在差異，但是為了避免溫差超差問題，所以仍然需要通過實(shí)驗(yàn)確定最佳深度。

3.2 修正熱輻射導(dǎo)熱問題

熱輻射誤差修正主要有以下兩個(gè)辦法：第一，用對(duì)流形式降低輻射熱;第二，用隔離措施控別熱交換。導(dǎo)熱誤差方法的修正基本相似，因此可以加強(qiáng)對(duì)流、降低導(dǎo)熱都非?？尚?。

3.3 修正熱電偶動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題

熱電偶的靈敏性通過其動(dòng)態(tài)響應(yīng)強(qiáng)弱來表現(xiàn)。只有將其靈敏性提高了，才能使得熱響應(yīng)速度加快。另外，加快熱傳感響應(yīng)速度和調(diào)小滯后時(shí)間也是其校正的兩個(gè)重要層面。通過研究成果可以知道，熱電偶的響應(yīng)速度越快，它的接點(diǎn)體積就越小，接觸面積就越大。所以，可以通過改變檢測(cè)端的外表形態(tài)減小熱電偶接點(diǎn)體積以此進(jìn)行校正，同時(shí)增大與待測(cè)液的接觸面來縮小滯后時(shí)間。另外，熱電偶傳感器的材質(zhì)，需要有導(dǎo)熱性強(qiáng)、熱響應(yīng)快的特點(diǎn)，這樣才能把誤差控制在安全范圍之內(nèi)，發(fā)揮出其最佳性能。

3.4 修正測(cè)量系統(tǒng)漏電問題

因?yàn)闊犭娕紲y(cè)溫系統(tǒng)存在電流變化，加上絕緣層也易老化，所以為了避免其漏電誤差，定期進(jìn)行維修保養(yǎng)成了一項(xiàng)不可缺少的工作。除此以外，避免誤差超差也能通過增大熱電偶直徑或者加厚保護(hù)層來實(shí)現(xiàn)。

3.5 溫度計(jì)量裝置死機(jī)問題的處理措施

首先，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉電源，在20s之后再對(duì)其重新開機(jī)，如果重新開機(jī)對(duì)其沒有解決效果，表明是內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)當(dāng)找專業(yè)維修人員進(jìn)行維修。因此需要將其匯報(bào)給電工和電氣管理人員，聘請(qǐng)專業(yè)師傅對(duì)其進(jìn)行處理，禁止自行開機(jī)修理，否則可能因操作問題而導(dǎo)致系統(tǒng)崩壞。其次，需要做好維護(hù)工作，機(jī)器如人，長(zhǎng)時(shí)間不保養(yǎng)便會(huì)出現(xiàn)局部壞死現(xiàn)象，機(jī)器的反應(yīng)靈敏度也會(huì)大大下降，精準(zhǔn)度也會(huì)受到影響，降低了計(jì)量工作的可靠性。檢測(cè)和維護(hù)溫度計(jì)量裝置設(shè)備的方式有很多種，其中一種——應(yīng)用輻射監(jiān)測(cè)原理，需要對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。

結(jié)束語

綜上所述，熱電偶溫度計(jì)量工作的開展對(duì)工業(yè)生產(chǎn)方面有很大利益，對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了十分重要的作用。熱電偶溫度計(jì)量工作的順利開展需要各種類型計(jì)量裝置和科學(xué)的支持，通過科學(xué)合理的裝置來發(fā)揮其重要作用。熱電偶溫度計(jì)量有眾多優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)其有更高的重視，加強(qiáng)對(duì)溫度計(jì)量工作的開展，結(jié)合實(shí)際發(fā)展情況，改良創(chuàng)新出與時(shí)俱進(jìn)的溫度計(jì)量工具。

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