热电偶温度计在水电工程中的应用

热电偶温度计属于接触式温度测量仪器。温度是根据热电效应的原理测量的，即塞贝克效应(Seebeck effect)。它是温度测量仪器中常用的温度测量元件。本文主要介绍热电偶温度计在水电工程中的应用，供读者参考。

1.热电偶的基本原则

热电偶温度计属于接触式温度测量仪器。温度是根据热电效应的原理测量的，即塞贝克效应(Seebeck effect)。它是温度测量仪器中常用的温度测量元件。将不同材料的导体A和导体B连接成一个闭环。接触温度测量点的一端称为测量端(或工作端)，另一端称为参考端(或自由端)。如果测量端和参考端的温度T和t0不同，则在回路的A和B之间产生热电势EAB(t，t0)。这种现象被称为塞贝克效应，即热电效应。EAB的大小随着导体甲和乙的材料以及两端的温度t0和t0而变化。这个循环被称为原型热电偶。在实际应用中，将A和B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端，并置于测量温度T，同时将参考端分开并通过导线连接到显示仪器，参考端触点的温度t0保持稳定。结果表明，电表测量的电位仅随测量温度和温度的变化而变化。

当第三金属材料连接到热电偶回路中时，只要材料的两个触点的温度相同，由热电偶产生的热电势将保持不变，即不会受到第三金属连接到回路中的影响。因此，当测量温度热电偶时，可以连接测量仪器，并且在测量热电势之后可以知道被测介质的温度。

根据热电势和温度之间函数关系，计算热电势和温度之间的函数关系。可以制作热电偶索引表。分度表是在自由端温度为0℃的条件下获得的。不同的热电偶有不同的毕业表。

理论上，任何两个导体都可以制成热电偶，但并非所有材料都可以制成热电偶，因此热电极材料必须满足以下几点:

(1)热电偶材料在温度的作用下可以产生较高的热电势，热电势与温度的关系zui优选为线性或近似线性的单值函数关系；

(2)能测量高温，在我国应用范围广。长期使用后，物理、化学和热电性能保持稳定。

(3)材料要求电阻温度系数小、电阻率高、导电性好、热容量小。重现性好，便于批量生产和交换，便于制定统一的分度表；

(4)良好的力学性能和均匀的材料；

(5)资源丰富，价格低廉。

为了确保热电偶可靠稳定地工作，对热电偶要求如下:

(1)由热电偶组成的两个热电极的焊接必须牢固；

(2)两个热电极应相互绝缘良好，以防短路；

(3)补偿导线与热电偶自由端的连接应方便可靠；

(4)保护套应确保热电极与有害介质完全隔离。热电偶温度计的特点是:

(1)测量精度高。因为热电偶与被测物体直接接触，所以它不受中间介质的影响。

(2)测量范围广。常用热电偶可在-50℃至+1600℃范围内连续测量。某些特殊热电偶较大值可低至-269℃(如金、铁、镍和铬)，较大值可高达+2800℃(如钨铼)。

(3)结构简单，使用方便。热电偶通常由两种不同的金属线组成，不受尺寸和起点的限制。与外部保护套一起使用非常方便。热电偶是一种温度传感元件，可以将温度信号转换成热电势信号，并可以通过与电测量仪器的合作来测量测量的温度。

2.热电欧洲温度计

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶。标准热电偶是指热电偶国家标准规定了热电势与温度、允许误差之间的关系，并有统一的标准分度表。它有一个显示仪器可供选择。非标准化热电偶在范围或数量级上不如标准化热电偶好，一般没有统一的分度表，主要用于一些特殊场合的测量。标准化热电偶，根据国际电工委员会国际标准生产。热电偶的毕业编号主要是S、R、B、N、K、E、J、T等。其中，硫、氢和硼是贵金属热电偶，氮、钾、电、J和T是廉价金属热电偶。

硫指数具有很强的抗氧化性，适合在氧化和惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃，短期使用温度为1600℃。在所有热电偶中，s指数的学位等级zui较高，通常用作标准热电偶；

与S指数相比，R指数具有几乎相同的性能，只是热电动力约为15%。

在室温下，B指数的热电动势非常小，因此在测量过程中通常没有必要补偿导体。长期使用温度为1600℃，短期使用温度为1800℃。它可以在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空中使用很短时间。

氮指数(N index number)的特点是1300℃高温抗氧化性强，热电动力长期稳定性好，短期热循环重现性好，耐核辐射性和耐低温性好。它可以部分替代S指数热电偶；

钾指数具有很强的抗氧化性，适合在氧化和惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1000℃，短期使用温度为1200℃。嘴广泛用于所有热电偶；

指数的特征在于其大的热电动力zui，即常用的高灵敏度zui热电偶。应在0-800℃的氧化和惰性气氛中连续使用。

J指数(J index number)的特点是既可用于氧化气氛(使用温度上限为750℃)又可用于还原气氛(使用温度上限为950℃)，耐H2和一氧化碳气体腐蚀，主要用于炼油和化工行业。

测试指数的特征是所有廉价金属热电偶的中等较大高度，通常用于测量300℃以下的温度。

由于热电偶材料通常很贵(特别是当使用贵金属时)，并且从温度测量点到仪器的距离很长，为了节省热电偶材料并降低成本，通常使用补偿线将热电偶的冷端(自由端)延伸到温度相对稳定的控制室，并将其连接到仪器端子。必须指出的是热电偶补偿导线仅用于延伸热电极，并将热电偶的冷端移至控制室的仪表端子。它不能消除冷端温度变化对温度测量的影响，也没有补偿作用。因此，需要其他校正方法来补偿冷端温度T0-Ne。0℃温度对温度测量的影响。

使用热电偶补偿线时，必须注意匹配型号，极性不得有误，补偿线和热电偶之间连接端的温度不得超过100℃。冷端温度补偿器的型号应与热电偶型号一致，并应在规定的温度范围内使用。当冷端温度补偿器连接到热电偶时，极性不能错误；根据补偿器平衡点的温度调节仪器的起点，使指针指示平衡点的温度；带有自动补偿机构的显示仪表上未安装补偿器；补偿器必须定期检查和验证。

热电偶温度计在工业生产中有非常广泛的应用。热电偶的选择应首先基于测量温度的上限，并且热电偶的热电极和保护套应正确选择。根据测试对象的结构和安装特点，选择热电偶的规格和尺寸。热电偶根据结构形式可分为普通工业型、装甲型和特种型。

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