【摘 要】 本文作者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，從分度誤差、熱電偶的不均勻性和不穩(wěn)定性引起的誤差、補(bǔ)償導(dǎo)線誤差、測(cè)量?jī)x表的基本誤差、熱交換引起的誤差、參考端溫度變化引起的誤差這幾方面進(jìn)行了分析論述。

【關(guān)鍵詞】 熱電偶；測(cè)量誤差；克服方法

使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)與其它測(cè)量問(wèn)題一樣，會(huì)受到各種因素的影響，使測(cè)量結(jié)果存在一定誤差。引起誤差的主要原因有以下幾方面：

1、分度誤差

對(duì)于工業(yè)熱電偶來(lái)說(shuō)，分度誤差就是熱電偶的實(shí)際熱電特性與統(tǒng)一分度表的偏差。熱電偶的熱電特性是隨著它的成分、結(jié)晶結(jié)構(gòu)及應(yīng)力而變化的。即使相同型號(hào)的熱電偶其熱電勢(shì)和溫度關(guān)系也不可能完全一致。所以熱電偶的實(shí)際熱電勢(shì)和溫度關(guān)系與統(tǒng)一分度表是有偏差的，可采用校驗(yàn)的方法確定熱電偶的實(shí)際偏差并進(jìn)行修正。但是，這并不意味著消除了全部誤差，它還包括上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的傳遞誤差。

2、熱電偶的不均勻性和不穩(wěn)定性引起的誤差

熱電偶由于材料本身性能和生產(chǎn)工藝的原因，使其具有不均勻性和不穩(wěn)定性。

熱電偶的不均勻性和不穩(wěn)定性會(huì)使熱電偶的熱電特性發(fā)生變化，造成測(cè)量誤差。減小不均勻性引起誤差的方法是同名極法，從每盤(pán)絲頭、中、尾部各取樣1.1米，除頭、中、尾部外還應(yīng)在一盤(pán)絲任意部取5.5米剪成1.1米的5段，然后焊接成熱電偶與同型號(hào)的熱電偶捆扎在一起，按規(guī)定的溫度用同名極法測(cè)量其熱電勢(shì)。測(cè)得的同一盤(pán)絲的熱電勢(shì)最大差值即為該盤(pán)絲的不均勻熱電勢(shì)值。減小不穩(wěn)定性引起誤差的方法是：將熱電偶按新制熱電偶的清洗和退火方法制備試驗(yàn)樣品，然后將樣品放入檢定爐內(nèi)，在規(guī)定溫度下先測(cè)出它的熱電勢(shì)E始，然后在檢定爐中繼續(xù)加熱到規(guī)定溫度并進(jìn)行恒溫，爐溫變化不超過(guò)±10℃，在加熱過(guò)程中每隔一定時(shí)間測(cè)量一次加熱電勢(shì)值，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的加熱時(shí)間后，仍在原規(guī)定溫度下測(cè)量它的熱電勢(shì)值E終，加熱前后熱電勢(shì)的變化E始--E終即為該熱電偶的穩(wěn)定參數(shù)。根據(jù)測(cè)量出的不均勻熱電勢(shì)值和熱電偶的穩(wěn)定參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。

3、補(bǔ)償導(dǎo)線誤差

補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的誤差包括二種：一種是補(bǔ)償導(dǎo)線與所配熱電偶在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)熱電特性不一致造成的，這個(gè)誤差不超過(guò)表1的規(guī)定。如果在使用中，補(bǔ)償導(dǎo)線的工作溫度超過(guò)規(guī)定的范圍則誤差將超過(guò)規(guī)定數(shù)值。另一種是由于補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接處的兩個(gè)接點(diǎn)溫度不一致造成的。使用時(shí)應(yīng)注意避免這項(xiàng)誤差。

4、測(cè)量?jī)x表的基本誤差

該誤差的大小由儀表的精度等級(jí)決定。應(yīng)定期校驗(yàn)，保證儀表的基本誤差不超過(guò)規(guī)定的允許范圍。

5、熱交換引起的誤差

利用熱電偶測(cè)溫時(shí)，測(cè)量?jī)x表所指示的溫度實(shí)質(zhì)上是熱電偶測(cè)量端的溫度。通常認(rèn)為這就是被測(cè)介質(zhì)的溫度。然而在實(shí)際測(cè)溫中，存在著復(fù)雜的熱交換過(guò)程。例如當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，介質(zhì)把熱量傳給熱電偶，而熱電偶又由于熱輻射和熱傳導(dǎo)的作用把熱量傳給周?chē)h(huán)境（包括介質(zhì)容器的內(nèi)壁和容器外的環(huán)境），使得熱電偶測(cè)量端的溫度無(wú)論如何也達(dá)不到被測(cè)介質(zhì)的溫度，所以測(cè)量端的溫度并不與被測(cè)介質(zhì)溫度完全一致。因此產(chǎn)生測(cè)量誤差。被測(cè)介質(zhì)與周?chē)h(huán)境的溫度相差越大，這個(gè)誤差就越大。它主要是熱電偶對(duì)周?chē)h(huán)境的輻射散熱和導(dǎo)熱散熱所造成的。克服方法基本上有兩種：一是確定傳熱誤差的大小進(jìn)行修正；二是采取措施使傳熱誤差減小到允許范圍內(nèi)。為了減少輻射誤差可采取如下措施：

（1）盡量減小保護(hù)管的外徑以及保護(hù)管、熱電極的黑度（輻射）系數(shù)。

（2）在熱電偶和管壁間加裝防輻射罩，以減小熱電偶與管壁之間的直接輻射。

（3）增加被測(cè)介質(zhì)流經(jīng)熱電偶測(cè)量端的流速，以增加被測(cè)介質(zhì)和熱電偶之間的對(duì)流傳熱。

（4）在壁管外表面敷設(shè)絕熱層，減小管壁與被測(cè)介質(zhì)的溫差。

為了減小導(dǎo)熱誤差可采取如下措施：

（1）增加熱電偶的插入深度，減小露在管壁外面的長(zhǎng)度。

（2）減小保護(hù)管的直徑和壁厚。

（3）采用導(dǎo)熱系數(shù)小的保護(hù)管。這樣可減小導(dǎo)熱誤差，但是會(huì)增加熱慣性使動(dòng)態(tài)誤差增加，因此要適當(dāng)處理。

（4）在管道和熱電偶支座外面包上絕熱材料以減小保護(hù)管兩端的溫差。

6、參考端溫度變化引起的誤差

根據(jù)熱電偶測(cè)溫原理可知，參考端溫度為0℃。然而，在實(shí)際測(cè)量中，參考端溫度都是隨所處的環(huán)境溫度而變化，很難保持恒定，保持在0℃就更困難。因此，必須采取措施，消除參考端溫度變化所產(chǎn)生的誤差。

當(dāng)熱電偶參考端溫度恒定但不等于0℃時(shí)的處理方法：

（1）電勢(shì)修正法

根據(jù)中間溫度定律公式（a）可計(jì)算出參考端為0℃時(shí)的熱電勢(shì)值

EAB（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）……….（a）

EAB（T，Tn，T0）：熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的熱電勢(shì)，Tn為中間接點(diǎn)；

EAB（T，Tn）：熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)、Tn時(shí)的熱電勢(shì)；

EAB（Tn，T0）：熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)n、T0時(shí)的熱電勢(shì)。

（2）系數(shù)修正法

系數(shù)修正法是一種不需要將參考端溫度tn換算成熱電勢(shì)即可直接修正到參考端為0℃的方法，計(jì)算公式（b）如下：

t=t指+K·tn……………………………………………（b）

t：參考端溫度為0℃時(shí)，熱電偶的溫度指示值；

tn：參考端溫度；

t指：參考端溫度不為0℃時(shí)，測(cè)量?jī)x表指示的溫度值；

K：t指—t和tn—0溫度范圍內(nèi)平均熱電勢(shì)率的比值。

當(dāng)熱電偶參考端溫度恒定但不等于0℃時(shí)的處理方法：

（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法

在一定溫度范圍內(nèi)，用和熱電偶具有相同熱電特性的廉金屬導(dǎo)線與熱電偶相連。

（2）參考端溫度補(bǔ)償器

根據(jù)熱電偶的測(cè)溫原理，熱電偶的熱電勢(shì)隨著參考端溫度的升高而減小。如果能夠有一個(gè)輸出電壓的裝置正好相反，其輸出電壓隨著溫度的升高而升高，那么，用這個(gè)裝置與熱電偶串聯(lián)，并使輸出電壓隨溫度增加而升高的數(shù)值和熱電偶參考端溫度升高而減少的數(shù)值相等，方向相反，則熱電偶參考端溫度變化時(shí)，便可得到補(bǔ)償。

7、總結(jié)

雖然以上方法能夠消除參考端不在0℃時(shí)所產(chǎn)生的誤差，但必須注意的是各種參考端溫度處理方法本身也存在誤差，例如生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的參考端溫度補(bǔ)償器只能在兩個(gè)溫度下（20℃和40℃或0℃）完全補(bǔ)償，其它各點(diǎn)不能完全補(bǔ)從而造成測(cè)量誤差。因此，必須正確使用和定期校驗(yàn)熱電偶。