热电欧温度计的基本原理及选择 温度计如何操作

    热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。本文主要介绍了热电偶温度计在水电工程中的应用，供读者们参考。

    1、基本原理

    热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体A、B接成闭合回路，接触测温点的一端称为测量端（或工作端），另一端称为参比端（或自由端）。若测量端和参比端所处温度t和t0不同，则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB（t，t0），这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0而变，这种回路称为原型热电偶。在实际应用中，将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。

    在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电势后，即可知道被测介质的温度。

    根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度To=0℃的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。

    从理论上讲，任何两种导体都可以配制成热电偶，但实际上并不是所有材料都能制作热电偶，故对热电极材料必须满足以下几点：

    （1）热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势，热电势和温度之间的关系可以呈线性或近似线性的单值函数关系；

    （2）能测量较高的温度，并在较宽的温度范国内应用，经长期使用后，物理、化学性能及热电特性保持稳定；

    （3）要求材料的电阻温度系数要小，电阻率高，导电性能好，热容量要小；复现性要好，便于大批生产和互换，便于制定统一的分度表；

    （4）机械性能好，材质均匀；

    （5）资源丰富，价格便宜。

    为了保证热电偶可靠和稳定地工作对热电偶有如下要求：

    （1）组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

    （2）两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

    （3）补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

    （4）保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。热电偶温度计的特点有：

    （1）测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

    （2）测量范围广。常用的热电偶从-50～+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

    （3）构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶是一种感温元件，它能将温度信号转换成热电势信号，通过与电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。

    2、产品选择

    常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶，按IEC国际标准生产。热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。

    S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；

    R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同；

    B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。

    N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；

    K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用广泛；

    E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800℃；

    J分度号的特点是既可用于氧化性气氛（使用温度上限750℃），也可用于还原性气氛（使用温度上限950℃），并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；

    T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300℃以下的温度。

    由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

    在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号相符，并在规定温度范围内使用；冷端温度补偿器与热电偶连接时极性不能接错；根据补偿器的平衡点温度调整仪表起始点，使指针批示在平衡点温度；具有自动补偿机构的显示仪表不安装补偿器；补偿器必须定期检查和检定。

    热电偶温度计在工业生产中有着非常广泛的应用，热电偶的选择首先应根据被测温度的上限，正确地选择热电偶的热电极及保护套管；根据被测对象的结构及安装特点，选择热电偶的规格及尺寸。热电偶按结构形式可分为普通工业型、铠装型及特殊型等。

    实验室常用的一些容器和器具如稍有使用不当都可能造成试验无法继续进行，更可能直接影响试验结果，常见的实验器具有电子天枰、液体玻璃温度计、滴定管、容量瓶等等，今天我们一起具体了解液体玻璃温度计的使用注意事项

    液体玻璃温度计的使用及注意事项

    （1）温度计应规定期限进行检查

    （2）使用前，要观察温度计有无损坏、裂痕和液柱是否有断线。

    （3）所测定的温度不能超过温度计的刻度范围。

    （4）温度计应按其标明的浸没深度正确使用，末端感泡完全浸入被测介质中，

    但要注意不能碰到容器壁。

    （5）温度计读数时，应保持视线和刻度、温度计液面在同一水平线上。

    （6）温度计读数后，应按检定证书的温度修正值进行修正。

    （7）水银温度计损坏后，要注意将洒落的水银收集到煤油中或用硫磺粉将水银处理干净，以防止人体吸入汞蒸气