摘要：热电偶是工业上常用的温度检测元件，它构造简单、测量范围广、精度高。在实际使用中，若热电偶选型错误，或者测量时操作不当，均会导致测量数据失真。主要介绍了热电偶及其补偿导线的正确选择办法。
关键词：热电偶；选型；操作；误差
1热电偶分类
1.1 S型热电偶：准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，物理、化学性能好，热电势稳定，高温下抗氧化性能好。但它对污染非常敏感，高温下机械强度降低，而且材料贵重，投资较大。
1.2 B型热电偶：除了与S型热电偶在准确度、稳定性、测温区、使用寿命等方面性能有相近的优点外，B型热电偶还具有测温上限高、短期用于真空中等长处。需要注意的是，它不需要补偿导线来进行补偿，但它不适用于还原性气氛或含有金属及非金属蒸气气氛中。
1.3 E型热电偶：热电动势最大，灵敏度最高，可以测量细微的温度变化，而且稳定性好，抗氧化性能力强，价格便宜。但热电势均匀性较差。
1.4 K型热电偶：热电动势大、线性度好、灵敏度高，有较高的稳定性和均匀性，价格便宜，应用广泛，但在高温下不能直接用于还原性气氛及真空中。
1.5 R型热电偶：它的准确度及稳定性都是最好的，而且测温温区宽、使用寿命长，物理、化学性能良好。它的综合性能与S型热电偶相仿，甚至稳定性和复现性优于S型热电偶。但在我国以使用S型热电偶为主，R型热电偶较少使用，只是在部分进口设备上用于测温。它的不足之处有：高温下机械强度降低，对污染环境比较敏感，价格昂贵。
1.6 J型热电偶：它的线性度好、热电动势大、灵敏度高，稳定性和均匀性均优异，可以在真空、氧化、还原、惰性气氛中使用，因为价格便宜，所以使用者较多。但使用温度不适于高温，在硫化气氛中，需要采取保护措施。
1.7 T型热电偶：T型热电偶与J型热电偶在综合性能上极为相似，且价格也便宜，特别适合低温时使用，如在200~0℃温区内可以使用，但在高温时使用就会受到限制。
2热电偶的选型
热电偶的型号较多，在选择热电偶时应从使用温度、气氛、价格、偶丝直径和参考端温度等方面综合考虑。从使用温度来考虑，在一20一30℃时，选择准确度高的T型或灵敏度高的E型热电偶；在30一1000℃时，多选用使用范围广，高温下性能稳定的N或K型热电偶；在100一1400℃时，多选用S或R型热电偶，温度低于130℃时也可使用N或K型热电偶；在1400一170℃时，多选用B型热电偶，温度低于1600℃时也可使用R或S型热电偶；温度超过170℃时，使用钨徕热电偶。在氧化气氛条件下，温度低于130℃时使用N或K型热电偶，在1300一170℃时选用铂锗系热电偶，温度高于170℃时使用经过防氧化处理的钨徕热电偶。在真空和还原气氛下，温度低于950℃时使用J型热电偶，温度高于950℃时使用钨徕热电偶。热电偶丝的直径与其使用温度有关，直径越大使用温度越高，寿命越长，但响应时间也随着延长。因此，对于要求热电偶灵敏度高的情况下，应选择直径细的电偶丝，测量端越小，灵敏度越高。但电偶丝也不能过细，否则会使测量回路电阻增大，影响测量准确度。另外，如果希望减小参考端的影响，选用50℃时热电势只有3林V的B型热电偶。
3选型流程
型号的选择—分度号的选择—防爆等级的选择—精度等级的选择—安装固定形式的选择—保护管材质的选择—长度或插入深度的选择。
4补偿导线的选型
热电偶的分度值是以参考端温度等于。℃为基准的，补偿导线的热电性能与热电偶的热电性能相接近，它的作用只是将热电偶参考端移至远离热源及环境温度较恒定处，它并不能消除参考端温度不为0℃的影响。每一种热电偶都有与其相配的补偿导线，选择补偿导线时一定要根据热电偶的型号来选择。否则不但起不到补偿作用，可能还会加大误差。补偿导线有补偿型和延伸型两种，补偿型补偿导线与热电偶的热电性相同，但材质不同，由价格便宜的金属构成，如Sc型和Kc型；延伸型补偿导线与热电偶材质相同，一般只是线径较细，如XK、Ex、JX和XT，另外还有一些非标准型，如W3C和WCS等。B型热电偶常温下的热电势非常小，高温测量时一般不用补偿导线。在使用热电偶型号较多的实验室中，经常会有不知手中的补偿导线是那种型号的问题。
5热电偶及其补偿导线的校准设备
5.1标准器：标准水银温度计或不低于同等准确度的其他标准器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5.2其他校准设备：
①恒温槽：在其有效工作区间任意两点之间的温差小于0.04℃。
②补偿导线热电动势的测量设备：准确度等级不低于0.01级的直流数字电压表（最小分辨率0.1μV），或其他不低于同等准确度的电测设备。
③参考端恒温器，恒温器内温度为（0±0.1）℃。
④多点低电势转换开关，接触热电势小于0.4μV。
⑤绝缘电阻表：额定直流电压500V，准确度等级10级。
⑥读数望远镜，（5～10）倍。（7）补偿导线焊接设备。
⑦校准项目：外观，热电动势及允差，绝缘电阻。
5热电偶及其补偿导线的校准方法
5.1外观
补偿导线的绝缘层表面应平整、色泽均匀，无机械损伤。补偿导线的护套应紧密包在绝缘线芯上，且与绝缘层之间不粘连。护套表面应平整、色泽均匀，无机械损伤。补偿导线应有制造厂名或厂商、导线代号、规格、使用温度范围等标志。标志要求清晰牢固。
5.2绝缘电阻
当环境温度为（15～35）℃，相对湿度不大于80%时，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层间的绝缘电阻每10m不小于5MΩ。采用额定直流电压为500V的绝缘电阻表对补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层间进行测量，测量时，应稳定5s，读取绝缘电阻值。
5.3标志
补偿导线的护套表面层连续印造制造厂名或商标、产品代号、规格以及使用温度范围等标志，标志要清新，标志之间距不大于500mm。
5.4热电动势及允差
①当自由端为0℃时，补偿导线在恒温油槽中与标准器采用比较法进行校准。
②补偿导线校准温度为100℃、200℃。耐热用补偿导线校准温度为100℃、200℃，一般用校准温度为100℃。也可根据需要在其他温度点校准。
③取大于1米的补偿导线，其中一端焊成一个球状的工作端，其表面应光滑、直径约为线径的2～3倍。另一端两极分别连接测量导线组成自由端。
④将补偿导线的工作端插入油槽内，深度大于等于200mm，自由端与测量导线连接良好后插入玻璃管中，管中装有变压器油或酒精，将玻璃管分散插入冰瓶内，深度一般大于等于200mm。将测量导线另一端连接电测仪器。
⑤油槽温度控制在校准温度±1℃以内，稳定后按顺序依次测量。
⑥每个温度点的测量次数不应少于一个循环，读数过程中油槽内温度波动小于等于0.05℃。
6结语
适当的选型，不但能提高热电偶测量的准确性，还能延长其使用寿命，更能节约成本。正确的接线方法，可以减少无用功，提高工作效率。熟练掌握热电偶测量当中的误差现象及故障的排除，也能提高工作效率，节约维修资金。
参考文献：
[1]卫丹，任智勇.热电偶的正确选择及测量误差原因分析[J].自动化与仪器仪表，2017（S1）
[2]张弓.热电偶补偿导线的校准方法[J].计量与测试技术，2013，40（09）
[3]刘霞.热电偶测温原理及补偿导线的选型[J].信息系统工程，2018（12）
[4]陈紫怡，林海航，刘杰伟.浅谈补偿导线在廉金属热电偶校准过程中的使用[J].计量与测试技术，2019（01）
[5]王良.热电偶及其补偿导线的实际应用[N].电子报，2017（07）
论文作者:王鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：热电偶论文; 导线论文; 温度论文; 测量论文; 测温论文; 准确度论文; 电势论文; 《电力设备》2019年第3期论文;