第三章热电偶温度测量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,*,第三章 热电偶温度测量,6/9/2026,1,第一节热电现象和关于热电偶的基本定律,一、热电现象和热电偶温度计；,二、热电偶的基本定律,第二节标准化与非标准化热电偶,一、热电极材料及其热电性质；,二、标准化热电偶；,三、非标准化热电偶,四、热电偶的构造,第三节热电偶冷端温度补偿问题,一、计算法；,二、冰点槽法；,三、补偿电桥法,(,冷端补偿器,),；,四、多点冷端温度补偿法；,五、晶体管,PN,结 温度补偿法,第四节热电偶的校验,6/9/2026,2,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,第一节 热电现象和关于热电偶的基本定律,热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。,测量,100,1600,温度,较高准确度,温度信号转变成电信号，便于信号的远传和实现多点切换测量,在工业生产和科学研究领域中被广泛用于测量温度。,6/9/2026,3,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,4,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,一、热电现象和热电偶温度计,由两种不同的导体,(,或半导体,)A,、,B,组成的闭合回路中，如果使两个接点,t,、,t0,处于不同温度，回路就会出现电动势，称为,热电势,，这一现象称为,热电现象,，这是塞贝克在,1821,年发现的，故又称为,塞贝克效应,。,热电势是由,温差电势,和,接触电势,组成的。,6/9/2026,5,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,温差电势,(,汤姆逊电势,),是一根导体上因两端温度不同而产生的热电动势。,当同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多,高温端因失去电子而带正电荷，低温端因得到电子而带负电荷，从而在高、低温端之间形成一个从高温端指向低温端的,静电场,。,6/9/2026,6,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,温差电势,该电场阻止电子从高温端跑向低温端，同时加速电子从低温端跑向高温端，最后达到动平衡状态，即从高温端跑向低温端的电子数等于从低温端跑向高温端的电子数。,动平衡状态时在导体两端产生一个相应的电位差，该电位差称为温差电势。,此电势只与导体性质和导体两端的温度有关，而与导体长度、截面大小、沿导体长度上的温度分布无关。,6/9/2026,7,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,接触电势,(,珀尔帖电势,),是在两种不同的导体,A,和,B,接触时产生的。A,、,B,金属有不同的电子密度，设导体,A,的电子密度,NA,大于导体,B,的电子密度,NB,，,则从,A,扩散到,B,的电子数要比从,B,扩散到,A,的多，,A,因失去电子而带正电荷，,B,因得到电子而带负电荷，于是在,A,、,B,的接触面上便形成了一个从,A,到,B,的静电场。,6/9/2026,8,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,这个电场将阻碍电子扩散的继续进行，同时加速电子向相反方向转移，即从,B,回到,A,的电子数增多，最后达到动平衡状态。,在动平衡状态时,A,、,B,之间形成一个电位差，这个电位差称为接触电势,(,见图,33),，其数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。,如导体,A,和,B,相接触，接点温度为,t,则接点处的接触电势的形式只与,A,和,B,的性质有关,6/9/2026,9,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,热电势,一个由,A,、,B,两种均匀导体组成的热电偶，当两个接点温度分别时，按顺时针取向，,热电偶产生的热电势为温差电势和接触电势之和,。,6/9/2026,10,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,热电偶测量温度的,工作,原理,即热电偶所产生的热电势,E,只和温度有关，因此，测量热电势的大小，就可求得温度,t,的数值了，这就是用热电偶测量温度的,工作原理,。,组成热电偶的两种导体，称为,热电极,。,通常把,t0,热电偶的,参考端、自由端或冷端,，而,t,端称为,测量端、工作端或热端,(,下统称冷端、热端,),。,如果在冷端电流从导体,A,流向导体,B,，,则称为,正热电极,B,称为,负热电极,。,6/9/2026,11,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,二、热电偶的基本定律,在使用热电偶测量温度时，还需要应用关于热电偶的三条基本定律，它们已由实验所确立,.,1,均质导体定律,2,中间导体定律,3,连接温度定律,6/9/2026,12,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,1,均质导体定律,由一种均质导体,(,或半导体,),组成的闭合回路，不论导体,(,半导体,),的截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。,由此定律可以得到如下的结论：,1),热电偶必须由,两种不同性质的材料构成,2),由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。据此，可,检查热电极材料的均匀性,。,6/9/2026,13,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,2,中间导体定律,由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。,结论,1),在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要它的两端温度相同，对回路的热电势就没有影响。,6/9/2026,14,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,如图,35,所，利用热电偶测温时，只要热电偶连接显示仪表的,两个接点的温度相同,，那么仪表的接入对热电偶的热电势没有影响。,而且对于任何热电偶接点，只要它接触良好，温度均一，不论用何种方法构成接点，都,不影响热电偶回路的热电势,。,6/9/2026,15,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,16,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,17,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,如果两种导体,A,、,B,对另一种参考导体,C,的热电势为已知。,这两种导体组成热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和,(,见图,36),。,6/9/2026,18,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,标准电极,参考导体亦称标准电极。,铂,的物理、化学性能稳定，熔点高，易提纯，复制性好，所以标准电极常用纯铂丝制作。,这个结论,大大简化了热电偶的选配工作,。只要取得一些热电极与标准铂电极配对的热电势，其中任何两种热电极配对时的热电势就可通过计算求得。,6/9/2026,19,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,3,连接温度,(,或中间温度,),定律,接点温度为,t1,和,t3,的热电偶，它的热电势等于接点温度分别为,t1,t2,和,t2,t3,的两支同性质热电偶的热电势的代数和，如图,37,所示，可以写出它的热电势。,6/9/2026,20,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,在测温时，为了使热电偶的冷端温度保持恒定，可以把热电偶做得很长，使冷端远离热端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动较小的地方,(,如集中控制室,),。,但这种方法要耗费许多贵重的热电极材料，因此。一般是用一种所谓补偿导线和热电偶的冷端相连接,(,如图,38,所示,),。,这种补偿导线是两种不同的金属材料，,它在一定的温度范围内,(0,100),和所连接的热电偶具有相同的热电性质,，可用它们来做热电偶的延伸线。,6/9/2026,21,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,补偿导线,补偿导线分为,补偿型,和,延伸型,两种。,补偿型补偿导线的材料与对应的热电偶不同，是用贱金属制成的，但在低温下它们的,热电性质是相同的,。,延伸型补偿导线的材料与对应的热电偶相同，但其热电性能的准确度要求略低。,补偿导线的结构与电缆一样，有单芯、双芯等,芯线又分单股硬线和多股软线；芯线外为绝缘层和保护层，有的还有屏蔽层。,补偿导线电阻率较小，线径较粗，这有利于减小热电偶回路的电阻。,6/9/2026,22,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,23,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,连接温度定律的推论,1),已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。这就为制订热电偶的,热电势,温度关系分度表,奠定了理论基础。,2),和热电偶具有同样热电性质的补偿导线可以引入热电偶的回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶应有的热电势，这就为,工业测温中应用补偿导线,提供了理论依据。,6/9/2026,24,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,第二节 标准化与非标准化热电偶,常用的热电偶是由,热电极,(,热偶丝,),、绝缘材料,(,绝缘管,),和保护套管,等部分构成的。,6/9/2026,25,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,一、热电极材料及其热电性质,1),物理性能稳定。能在较宽的温度范围内使用，其热电性质不随时间变化；,2),化学性能稳定，在高温下不易被氧化和腐蚀；,3),热电势和热电势率,(,温度每变化,1,引起的热电势的变化,),大，热电势与温度之间呈线性关系；,4),电导率高，电阻温度系数小；,5)复制性好，以便互换；,6),价格便宜。,6/9/2026,26,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,二、标准化热电偶,是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶。,标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了,统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差,。,标准化热电偶具有,统一的分度表,。,对于同一型号的标准化热电偶具有,互换性,，使用十分方便。,6/9/2026,27,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,1,铂铑,10,铂热电偶,(,分度号,s),贵金属热电偶直径通常钓为,0,5mm,，,它长期使用的最高温度可达,1300,，短期使用可达,1600,。这种热电偶的复制性好，测量准确度高，宜在氧化性及中性气氛中长期使用，在真空中可短期使用，,不能在,还原性气氛及含有金属或非金属蒸气,中使用，除非外面套有合适的非金属保护套管，防止这些气氛和它直接接触。,在高温下长期使用时，其晶粒会过分增大，导致铂电极折断。高温下铂电极对污染很敏感，热电势会下降，而且铂铑极中的铑会挥发或向铂电极扩散，热电势也会下降。,电势较小，价格较贵。,6/9/2026,28,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,2,铂铑,13,铂热电偶,(,分度号,R),热电偶的基本性能和使用条件和铂铑,10,一铂热电偶相同，只是热电势略大些，欧美等国家使用较多。,6/9/2026,29,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,3,铂铑,30,铂铑,6,热电偶,(,分度号,B),这也是贵金属热电偶，直径通常为,0,5mm,，,长期使用最高温度可达,1600,，短期使用可达,1800,。,它,宜在氧化性或中性气氛,中使用，在真空中可短期使用。,它,不能在还原性气氛及含有金属或非金属蒸气的气氛中,使用，除非外面套有合适的非金属保护套管。与铂铑,10,一铂热电偶相比。,由于它的两个热电极都是铂铑合金，因此抗污染能力增大，晶粒增大也很小，热电性质更为稳定。,这种热电偶的热电势及热电势率都比铂铑,10,一铂热电偶更小。由于它在低温时的热电势很小因此冷端在,50,以下使用时，可不必进行冷端温度补偿。,6/9/2026,30,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,4,镍铬,镍硅,(,镍铬,镍铝,),热电偶,(,分度号,K),贱金属热电偶,，热电极直径一般为,0,3,3,2 mm,，,直径不同，它的最高使用温度也不同。以直径,3,2mm,为例，它长期使用的最高温度为,1200,，短期测温可达,1300,。,在,500,以下可在还原性、中性和氧化性气氛中可靠地工作，而在,500,以上只能在氧化性或中性气氛中工作。,镍铬,镍硅热电偶,可用于温度很低的含氢或氨的气氛中,。而,不能用于氧化还原交替的气氛中，也不能用于含硫的气氛中,。在真空中只能短期使用,(,因为铬将挥发而改变分度值,),。,镍铬,镍铝热电偶与镍铬,镍硅热电偶的热电特性几乎完全一致，但是镍硅合金比镍铝合金的抗氧化性更好，目前我国基本上已用镍铬,镍硅热电偶取代镍铬,镍铝热电偶。,镍铬,镍硅热电偶的热电势率比铂铑,10,铂热电偶的大,4,5,倍,，而且温度和热电势关系较近似于,直线关系,。,6/9/2026,31,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,5,镍铬,康铜热电偶,(,分度号,E),这是,贱金属热电偶,，测温范围为一,200,900,，热电极直径为,0,3,3,2mm,。,直径不同，最高使用温度也不同，以直径,3,2mm,为例，长期使用最高温度为,750,，短期使用最高可达,900,。,这种热电偶,适合在氧化性或中性气氛中使用,。在其他气氛中使用所受的限制与镍铬,镍硅热电偶相同。这种热电偶,适合在,0,以下测量温度,，因为它在高湿度气氛中不易腐蚀。,在常用热电偶中，这种热电偶,每摄氏度对应的电势最高,，因此经常使用这种热电偶，,6/9/2026,32,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6,铁,康铜热电偶,(,分度号,J),贱金属热电偶，测温范围为,-40,750,，热电极直径为,0,3,3,2mm,，,它的最高测量温度与热电极直径有关。,它适用于氧化、还原性气氛中测温，亦可用在真空、中性气氛中测温。它,不能在,538,以上的含硫气氛,中使用。,这种热电偶具有稳定性好，灵敏度高和价格低廉等优点。,6/9/2026,33,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,7,铜,铜热电偶,(,分度号,T),贱金属热电偶，测温范围为,-200,+400,，热电极直径为,0,2,1,6mm,，,它的最高测量温度与热电极直径有关。,它适合在氧化、还原、真空及中性气氛中使用，它,在潮湿的气氛中是抗腐蚀的，特别适合于,0,以下温度的测量,。,它的主要特点是测温准确度高，稳定性好，低温时灵敏度高以及价格低廉。,6/9/2026,34,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,8,镍铬,金铁热电偶,(,分度号,NiCr,AuFe0,07),及铜,金铁热电偶,(,分度号,CuAuFe0,07),这两种热电偶适用于低温测量。其测量范围前者为,-270,0,，后者为,-270 196,。,这两种热电偶在低温下使用具有稳定性好、灵敏度高等优点，其分度表可查有关资料。,6/9/2026,35,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,1)S,、,R,、,B,的贵金属来说，长期使用最高温度,是指在干燥空气中热电偶在该温度下经过,200h,作后，其原始分度值的变化不超过,0,5,；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为,20h,。,2)K,、,E,、,J,、,T,的贱金属来说，其长期使用的,最高温度,是指在干燥空气中热电偶在该温度下经过,1000h,工作后，其原始分度值的变化不超过,0,75,；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为,100h,。,3),分度号为,E,、,J,、,T,热电偶的负极虽然都是康铜,(,铜镍合金,),，但通常含有少量的不同元素，以控制热电势，并相应减少镍或铜的含量，或同时减少二者的含量。,6/9/2026,36,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,三、非标准化热电偶,在高温、低温、超低温、高真空和有核辐射等被测对象中，具有某些特别良好的性能。非标准化热电偶一般没有统一的分度表。,非金属热电偶材料的复制性还很差，故没有统一的分度表，也不能成批生产。,其机械强度较差，因此在使用中受到较大的限制。,6/9/2026,37,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,38,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,39,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,四、热电偶的构造,1,普通型热电偶,常用的普通型热电偶本体是一端焊接的两根金属丝,(,热电极,),。,考虑到两根热电极之间的电气绝缘和防止有害介质侵蚀热电极，在工业上使用的热电偶一般都有,绝缘管和保护套管,。,如果被测介质对热电偶不会发生侵蚀作用，也可不用保护套管，以,减小接触测温误差与滞后,。,6/9/2026,40,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,(1),热电极,热电极的,直径,由材料的价格、机械强度、电导率以及热电偶的用途和测量范围等决定。,贵金属热电极的直径一般是,0.3,0.65mm,；,贱金属热电极的直径一般是0.5,3.2mm,。,热电偶的长度根据热端在介质中的插入深度来决定，通常为,350,2000mm,。,6/9/2026,41,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,焊点的形式,热电偶热端通常采用焊接方式形成。,为了减小热传导误差和滞后，焊点宜小，焊点直径应不超过,两倍,热电极直径。,点焊,对焊,绞状点焊,6/9/2026,42,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,(2),绝缘材料,热电偶的两根热电极要很好地绝缘，以防短路。,在低温下可用橡胶、塑料等作绝缘材料；,在高温下采用氧化铝、陶瓷等制成圆形或椭圆形的绝缘管，套在热电极上各 称,长期使用的温度上限,(),名 称,长期使用的温度上限,(),天然橡胶,聚乙烯,聚四氟乙烯,玻璃和玻璃纤维,6080,80,250,400,石 英,陶 瓷,氧化铝,氧化镁,1100,1200,1600,2000,6/9/2026,43,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,(3),保护套管,为防止热电极遭受化学腐蚀和机械损伤，热电偶通常都是装在,不透气的、并带有接线盒的保护套管,内。,接线盒内有连接热电极的两个接线柱，以便连接补偿导线或导线。,对保护套管材料的要求是,能承受温度的剧变、耐腐蚀、有良好的气密性和足够的机械强度，有高的热导率,，在高温下不致和绝缘材料及热电极起作用，也不产生对热电极有害的气体。,6/9/2026,44,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的热电偶。,按其安装时的连接形式可分为螺纹连接和法兰连接两种；,按其使用时被测介质的压力大小可分为密封常压式和高压固定螺纹式两种,6/9/2026,45,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,还有一种保护套管结构,(,称为焊接固定锥形热电偶,),，其外形如图,312(g),所示。它是用在高温高压蒸汽管道上测量蒸汽温度用的。,这些热电偶测温时的时间常数随保护套管的材料及直径而变化。,6/9/2026,46,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,(4),接线盒,接线盒中有接线端子，它将热电极和连接导线连接起来。接线盒起密封和保护接线端子的作用。,普通式,防溅式,防水式,隔爆式,插座式,6/9/2026,47,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,2,铠装热电偶,铠装热电偶是由金属套管、绝缘材料和热电极经拉伸加工而成的坚实组合体，其结构如图,3,一,13,所示,套管材料有铜、不锈钢及镍基高温合金等。,热电偶与套管之间填满了绝缘材料的粉末，目前采用的绝缘材料绝大部分为氧化镁。,6/9/2026,48,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,铠装热电偶的热端,有露端形、接壳形、绝缘形、扁变截面形及圆变截面形等。,6/9/2026,49,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,50,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,铠装热电偶的主要优点,热端热容量小,动态响应快,机械强度高,挠性好,耐高压、强烈震动和冲击,可安装在结构复杂的装置上,6/9/2026,51,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,3,薄膜热电偶,由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶。,热端既小又薄，热容量很小，可以用于微小面积上的温度测量；动态响应快，可测量瞬变的表面温度。,片状结构的薄膜热电偶，是采用真空蒸镀法将两种热电极材料镀到绝缘基板上，上面再蒸镀一层二氧化硅薄膜作绝缘和保护层。,6/9/2026,52,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,53,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,如果将热电极材料直接蒸镀在被测表面上，其时间常数可达微秒级，可用来测量变化极快的温度。,也可将薄膜热电偶制成针状，针尖处为热端，可用来测量点的温度。,6/9/2026,54,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,55,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,第三节 热电偶冷端温度补偿问题,从热电偶的测温原理中知道，热电偶热电势的大小不但与热端温度有关，而且与冷端温度有关，,只有在冷端温度恒定的情况下，热电势才能正确反映热端温度高低,。,在实际应用时，热电偶的冷端放置在距热端很近的大气中。受高温设备和环境温度波动的影响较大，因此,冷端温度不可能是恒定值。,为消除冷端温度变化对测量的影响可采用下述几种冷端温度补偿方法。,6/9/2026,56,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,一、计算法,各种热电偶的分度关系是在冷端温度为,0,的情况下得到的。,如果测温热电偶的热端为,t,，,冷端不是,0,而是,t0,，,这时不能用测得的,E(t,，,0),去查分度表得，而应该根据下式计算热端为,t,、冷端为,0,时的热电势：,6/9/2026,57,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,热端为,t,时的热电势，该值可以从热电偶分度表中查得。,然后用,E(t,，,0),从分度表中查得温度，就是通过计算法补偿了冷端温度不在,0,所产生的电势变化后得到的热端温度。,用计算法来补偿冷端温度变化的影响，适用于,实验室测温,;,对于现场使用的直读式仪表测温，用此方法补偿是,很不方便,的。,6/9/2026,58,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,二、冰点槽法,如果在测温时将热电偶冷端置于,0,下，就不需要进行冷端温度补偿,这时需要设置一个,温度恒为,0,的冰点槽,。图,3-16,所示是一个简单的冰点槽，把清洁水制成冰屑，冰屑与清洁水相混合后放在保温瓶中。在一个大气压下,冰和水的平衡温度就是,0,。在瓶盖上插进几根盛有变压器油的试管是为了保证传热性能良好，将热电偶的冷端插到试管里。,冰点槽法是一个准确度很高的冷端温度处理方法，然而需要保持冰水两相共存，使用起来比较麻烦，因此这个办法只用于实验室，,工业生产中一般不采用,。,6/9/2026,59,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,60,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势变化。,三、补偿电桥法,(,冷端补偿器,),6/9/2026,61,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,冷端温度补偿电桥是一个,不平衡电桥,。,桥臂电阻,R,和,Rc,u,与热电偶冷端处于相同的,环境温度,。,是锰铜线绕电阻,Rcu,是,铜导线绕制,的补偿电阻。,E(=4V),是桥路直流电源,选择,Rcu,的阻值使桥路在,20,时处于平衡状态，此时桥路输出为,0,。,通过改变限流电阻尺，的阻值来改变流过桥臂的电流，可使补偿电桥与不同类型的热电偶配合使用。,6/9/2026,62,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,机械零点,如果电桥平衡时的温度为,20,，则冷端温度,=20,。在使用时，与其配接的动圈表的机械零点应调至,20,。,与热电偶配接的温度变送器及电子自动电位差计中也有温度补偿电路，而且就作为仪表测量线路的一部分，它们都是将热电偶的冷端温度补偿至,0,。,6/9/2026,63,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,64,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,四、多点冷端温度补偿法,为了节省仪表，在同一设备或同一车间里，可利用多点切换开关把几支甚至几十支同一分度号的热电偶接到一块仪表上，这时只需要用,一个公共的冷端补偿器,。,6/9/2026,65,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,还有一个办法,把所有热电偶的冷端引到,一个接线端子盒,里，在这个盒子里放置着补偿热电偶的热端。,补偿热电偶,可以是一支测温热电偶或是用测温热电偶的补偿导线制成的热电偶。,补偿热电偶和测温热电偶通过,切换开关,和仪表串接起来，使冷端温度变化引起测温热电偶和补偿热电偶的热电势变化相互补偿。,此时动圈表的,机械零点,应调整到补偿热电偶较为恒定的冷端温度处，,也可以把数支热电偶的冷端引到一个加热的恒温器内，恒温器用电阻丝加热，用水银接点温度计控制恒温器在某一恒定温度,(50,或,60),，此时与之配接的动圈表的机械零点应调至恒温箱的恒定温度处。,6/9/2026,66,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,五、晶体管,PN,结温度补偿法,采用温敏二极管或温敏晶体管构成热电偶冷端温度补偿器的。,根据测得的环境温度，将一个相应的,PN,结上的电压引入热电偶回路,灵敏度、准确度都很高。,6/9/2026,67,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,第四节 热电偶的校验,热电偶在使用过程中，热端受到,氧化、腐蚀作用,和高温下热电偶材料发生,再结晶,；这些会引起热电特性发生变化，使测温误差越来越大。,必须定期地进行校验，以确定其误差大小。,当其误差超出规定范围时，要,更换热电偶,或把原来热电偶的,热端剪去一段，重新焊接,，经校验后再使用。新焊制的热电偶也要通过实验确定它的热电特性,(,分度,),。,热电偶校验是一项重要的工作，根据国家规定的温度点进行校验，并要求校验点的温度变化控制在,10,的范围内。,6/9/2026,68,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,6/9/2026,69,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,比较法进行校验,对于测量高于,300,的热电偶，其,双极法校验原理及设备,如图,319,所示。,校验装置主要由管式电炉、冰点槽、切换开关、电位差计及标准热电偶等,组成,。,6/9/2026,70,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,管式电炉是用电热丝加热的，最好有长,100mm,左右的恒温区。,读数时要求恒温区的温度变化每分钟不得超过,0.2,，否则不能读数。,电位差计的准确度级不得低于,0.03,级。,6/9/2026,71,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,校验时，把被校热电偶与标准铂铑,10,铂热电偶的热端放到恒温区中镍块的孔中，比较两者的测量结果，以确定被校热电偶的误差。,校验铂铑,10,铂热电偶时，需用铂丝将被校热电偶与标准热电偶的热端,(,都除去保护套管,),绑扎在一起，校验贱金属热电偶时，为了避免被校热电偶对标准铂铑,10,铂热电偶产生有害影响，要将标准热电偶套上石英或氧化铝套管，然后用镍铬丝将两者的热端绑扎在一起。,热电偶放入炉中后，炉口应用石棉绳堵严。热电偶插入炉中的深度一般为,300mm,，,不得小于,150mm,。,热电偶的冷端置于冰点槽中以保持,0,。用调压器调节炉温，当炉温达到校验温度点,10,范围内，且每分钟变化不超过,0,2,时，就可用电位差计测量热电偶的热电势。在每一个校验温度点上对标准和被校热电偶热电势的读数都不得少于,3,次。,6/9/2026,72,西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室 刘晓谦,87488277,