熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量?jì)x器。溫度是根據熱電效應的原理測量的，即塞貝克效應(Seebeck effect)。它是溫度測量?jì)x器中常用的溫度測量元件。本文主要介紹熱電偶溫度計在水電工程中的應用，供讀者參考。

1.熱電偶的基本原則

熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量?jì)x器。溫度是根據熱電效應的原理測量的，即塞貝克效應(Seebeck effect)。它是溫度測量?jì)x器中常用的溫度測量元件。將不同材料的導體A和導體B連接成一個(gè)閉環(huán)。接觸溫度測量點(diǎn)的一端稱(chēng)為測量端(或工作端)，另一端稱(chēng)為參考端(或自由端)。如果測量端和參考端的溫度T和t0不同，則在回路的A和B之間產(chǎn)生熱電勢EAB(t，t0)。這種現象被稱(chēng)為塞貝克效應，即熱電效應。EAB的大小隨著(zhù)導體甲和乙的材料以及兩端的溫度t0和t0而變化。這個(gè)循環(huán)被稱(chēng)為原型熱電偶。在實(shí)際應用中，將A和B的一端焊接在一起作為熱電偶的測量端，并置于測量溫度T，同時(shí)將參考端分開(kāi)并通過(guò)導線(xiàn)連接到顯示儀器，參考端觸點(diǎn)的溫度t0保持穩定。結果表明，電表測量的電位僅隨測量溫度和溫度的變化而變化。

當第三金屬材料連接到熱電偶回路中時(shí)，只要材料的兩個(gè)觸點(diǎn)的溫度相同，由熱電偶產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不會(huì )受到第三金屬連接到回路中的影響。因此，當測量溫度熱電偶時(shí)，可以連接測量?jì)x器，并且在測量熱電勢之后可以知道被測介質(zhì)的溫度。

根據熱電勢和溫度之間函數關(guān)系，計算熱電勢和溫度之間的函數關(guān)系?？梢灾谱鳠犭娕妓饕?。分度表是在自由端溫度為0℃的條件下獲得的。不同的熱電偶有不同的畢業(yè)表。

理論上，任何兩個(gè)導體都可以制成熱電偶，但并非所有材料都可以制成熱電偶，因此熱電極材料必須滿(mǎn)足以下幾點(diǎn):

(1)熱電偶材料在溫度的作用下可以產(chǎn)生較高的熱電勢，熱電勢與溫度的關(guān)系zui優(yōu)選為線(xiàn)性或近似線(xiàn)性的單值函數關(guān)系；

(2)能測量高溫，在我國應用范圍廣。長(cháng)期使用后，物理、化學(xué)和熱電性能保持穩定。

(3)材料要求電阻溫度系數小、電阻率高、導電性好、熱容量小。重現性好，便于批量生產(chǎn)和交換，便于制定統一的分度表；

(4)良好的力學(xué)性能和均勻的材料；

(5)資源豐富，價(jià)格低廉。

為了確保熱電偶可靠穩定地工作，對熱電偶要求如下:

(1)由熱電偶組成的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

(2)兩個(gè)熱電極應相互絕緣良好，以防短路；

(3)補償導線(xiàn)與熱電偶自由端的連接應方便可靠；

(4)保護套應確保熱電極與有害介質(zhì)完全隔離。熱電偶溫度計的特點(diǎn)是:

(1)測量精度高。因為熱電偶與被測物體直接接觸，所以它不受中間介質(zhì)的影響。

(2)測量范圍廣。常用熱電偶可在-50℃至+1600℃范圍內連續測量。某些特殊熱電偶較大值可低至-269℃(如金、鐵、鎳和鉻)，較大值可高達+2800℃(如鎢錸)。

(3)結構簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常由兩種不同的金屬線(xiàn)組成，不受尺寸和起點(diǎn)的限制。與外部保護套一起使用非常方便。熱電偶是一種溫度傳感元件，可以將溫度信號轉換成熱電勢信號，并可以通過(guò)與電測量?jì)x器的合作來(lái)測量測量的溫度。

2.熱電歐洲溫度計

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶。標準熱電偶是指熱電偶國家標準規定了熱電勢與溫度、允許誤差之間的關(guān)系，并有統一的標準分度表。它有一個(gè)顯示儀器可供選擇。非標準化熱電偶在范圍或數量級上不如標準化熱電偶好，一般沒(méi)有統一的分度表，主要用于一些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶，根據國際電工委員會(huì )國際標準生產(chǎn)。熱電偶的畢業(yè)編號主要是S、R、B、N、K、E、J、T等。其中，硫、氫和硼是貴金屬熱電偶，氮、鉀、電、J和T是廉價(jià)金屬熱電偶。

硫指數具有很強的抗氧化性，適合在氧化和惰性氣氛中連續使用。長(cháng)期使用溫度為1400℃，短期使用溫度為1600℃。在所有熱電偶中，s指數的學(xué)位等級zui較高，通常用作標準熱電偶；

與S指數相比，R指數具有幾乎相同的性能，只是熱電動(dòng)力約為15%。

在室溫下，B指數的熱電動(dòng)勢非常小，因此在測量過(guò)程中通常沒(méi)有必要補償導體。長(cháng)期使用溫度為1600℃，短期使用溫度為1800℃。它可以在氧化性或中性氣氛中使用，也可以在真空中使用很短時(shí)間。

氮指數(N index number)的特點(diǎn)是1300℃高溫抗氧化性強，熱電動(dòng)力長(cháng)期穩定性好，短期熱循環(huán)重現性好，耐核輻射性和耐低溫性好。它可以部分替代S指數熱電偶；

鉀指數具有很強的抗氧化性，適合在氧化和惰性氣氛中連續使用。長(cháng)期使用溫度為1000℃，短期使用溫度為1200℃。嘴廣泛用于所有熱電偶；

指數的特征在于其大的熱電動(dòng)力zui，即常用的高靈敏度zui熱電偶。應在0-800℃的氧化和惰性氣氛中連續使用。

J指數(J index number)的特點(diǎn)是既可用于氧化氣氛(使用溫度上限為750℃)又可用于還原氣氛(使用溫度上限為950℃)，耐H2和一氧化碳氣體腐蝕，主要用于煉油和化工行業(yè)。

測試指數的特征是所有廉價(jià)金屬熱電偶的中等較大高度，通常用于測量300℃以下的溫度。

由于熱電偶材料通常很貴(特別是當使用貴金屬時(shí))，并且從溫度測量點(diǎn)到儀器的距離很長(cháng)，為了節省熱電偶材料并降低成本，通常使用補償線(xiàn)將熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度相對穩定的控制室，并將其連接到儀器端子。必須指出的是熱電偶補償導線(xiàn)僅用于延伸熱電極，并將熱電偶的冷端移至控制室的儀表端子。它不能消除冷端溫度變化對溫度測量的影響，也沒(méi)有補償作用。因此，需要其他校正方法來(lái)補償冷端溫度T0-Ne。0℃溫度對溫度測量的影響。

使用熱電偶補償線(xiàn)時(shí)，必須注意匹配型號，極性不得有誤，補償線(xiàn)和熱電偶之間連接端的溫度不得超過(guò)100℃。冷端溫度補償器的型號應與熱電偶型號一致，并應在規定的溫度范圍內使用。當冷端溫度補償器連接到熱電偶時(shí)，極性不能錯誤；根據補償器平衡點(diǎn)的溫度調節儀器的起點(diǎn)，使指針指示平衡點(diǎn)的溫度；帶有自動(dòng)補償機構的顯示儀表上未安裝補償器；補償器必須定期檢查和驗證。

熱電偶溫度計在工業(yè)生產(chǎn)中有非常廣泛的應用。熱電偶的選擇應首先基于測量溫度的上限，并且熱電偶的熱電極和保護套應正確選擇。根據測試對象的結構和安裝特點(diǎn)，選擇熱電偶的規格和尺寸。熱電偶根據結構形式可分為普通工業(yè)型、裝甲型和特種型。

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