摘要：热电偶是一种常规的温度传感器，应用非常普遍，因此其校准工作非常重要，本文介绍了热电偶的测温原理，从多个方面分析了热电偶校准中的常见问题及解决办法，并在此基础上提出了热电偶的校准经验，以便于更好地对热电偶进行校准。
关键词：热电偶；校准；问题；经验
1 概述
热电偶是一种常用的测温范围非常广的接触式测温仪表，具有结构简单、使用方便、测量准确可靠、性能稳定、热惯性小而动态响应快，适用于远距离测量、多点测量，便于集中检测与自动控制，因此被广泛应用。在热电偶的测温过程中，通过产生的热电势将温度信号传达出来，从而获取被测对象的实际温度。 热电偶的测温原理主要是通过自身的材料决定的，热电偶主要是依靠两个导体或者半导体形成闭合回路，从而测量出温度的过程。热电偶在工作过程中，形成了热电势，而这种热电势和热电偶两端的温度不同。热电偶是有两种导体材料组成的，把这两种材料作为热点及，测温过程中，热端就是温度较高的一端，而温度较低的那一端则为冷端。通常情况冷端是在恒温的状态下，此时热电势的方向以及大小与两种导体的特性以及热端的温度有着直接的关系。被测的温度与热电势有着固定的函数关系，因此只需测得热电势的大小，进而知道了温度的大小。
2 热电偶校准中的常见问题
2.1 热电偶的插入深度不够
热电偶在校准时，校准结果与插入深度有关。国家规程规定：必须保证热电偶测量端置于校准炉的最高温区，至少保证测量端置于有效的均匀温场中，由于在实际操作中，热电偶的位置多少会有所移动，幅度过大导致插入深度不当，使得热电偶的测量端没有被置于校准炉的最高温区，造成测量结果的不准确，误差超出允许范围。不论在现场校准还是实验室校准时，容易受环境温度等外界条件的影响，也就是说温差电势与接触电势相比，占据比较大的比例，远远超出可以忽略的程度，只有保证了足够的插入深度，才可以降低温差电势。因此，我们必须严格按照JJG351-1996《工业用廉金属热电偶检定规程》以及JJF1262-2010《恺装热电偶校准规范》的要求进行，否则将产生比较大的偏差。
2.2 热电偶的校准点不够准确
校准点的选择首先需保证热电偶整个测温范围的传递精度，结合实际与规程要求，按校准点进行校准。在实际校准中，由于炉温的恒定不可能恰好在校准点上，因此多数在校准点温度附近进行读数，但是热电偶在不同校准点上与分度表偏差有所不同，如果实际读数中，温度校准点偏离过多，就不能代表热电偶在该校准点上的示值或偏差，因此校准规程要求S、R型热电偶读数时，偏离校准点不能超过±10℃，校准B型偶时，偏离校准点不能超过±5℃。
2.3 热电偶校准装置恒温不稳定
热电偶校准装置恒温如果不稳定，这对热电偶的校准会产生很大的影响，必然会引起一定的测量误差，引起热电偶校准装置恒温不稳定的因素有以下几点：
1）实验室的动力电源不稳定也会影响到炉温的控制。若影响比较频繁，则需加稳压电源，以保证电源的稳定输出。
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2）如果恒温不稳定时，数字万用表的测量数据不是上下波动，而是朝一个方向变化，则可能是装置使用时间较长，校准炉的温场或其它设备的性能有些改变，需要重新调整软件中的控温参数。
3）当存在交流电压干扰时，数字万用表的测量数据会产生上下波动。由于数字万用表的测量数据不稳，使得计算机获得的测量信号不可靠，无法准确控制炉温。为了抑制来自外界的干扰，连接地线是最重要的手段。校准时，需检查数字万用表、校准炉接地是否良好。
3 热电偶的校准经验
（1）贵金属热电偶检定前必须进行清洗和退火，消除热电极表面的杂质、有机物和氧化物，从而减少对热电极的玷污，使热电偶的热电特性稳定，而延长使用寿命。清洗有酸洗和硼砂洗两种方法，退火有通电退火和炉中退火；退火要严格按照规定的温度和时间进行，以保证退火的质量。廉金属热电偶通常可以不清洗，当电极较脏时，可以用0#砂纸清除污垢和氧化皮。
（2）工业热电偶的现场校准存在比较麻烦的问题，JJG351-1996中明确规定热电偶的插入深度在300mm及以上，而目前干体式温度校验炉的井深均在250m。以下。因此，对于长度在600mm及以上工业热电偶，现场校准是不合适的，存在比较大的偏差；对于600mm以下的工业热电偶，本文认为可尝试使用配置标准参考温度计的干体式温度校验炉进行，如果偏差过大，还需进行实验室校准。
（3）校准前要把热电偶丝拉直。热电偶丝细而软，极易发生变形，当热电偶丝发生折叠、扭曲等塑性形变时热电极产生应力，热电偶的热电特性随之改变，使热电偶产生畸变从而导致测量结果受到影响。所以在校准前要把热电偶丝拉直。
（4）校准贵金属热电偶时，应将标准与被检热电偶用铂丝捆扎成束，为了使标准热电偶和被检热电偶受热均匀，被检偶的测量端应围绕标准偶的测量端均匀分布一周，并处与同一截面上，然后用直径约为（0.2－0.3）mm 的铂丝捆扎2-3 圈。
（5）校准中不能忽略绝缘电阻的影响，一般情况下，热电偶在高温下，其绝缘阻值随温度升高而急剧降低，从而产生漏电流，该电流通过绝缘电阻已经下降的绝缘物质进入仪表，使仪表指示不稳或产生测量误差。所以在热电偶校准时不能忽视对其绝缘电阻的测试，只有当满足校准规程要求时才能进行温度允差校准。
4 结论
热电偶作为一种在日常工作生活中广泛应用的热工类计量器具，需要重视其校准工作。由于影响热电偶检测的因素众多，所以在热电偶校准时容易出现异常的问题，对生产生活带来不良的影响。因此，我们需要加强对热电偶的校准工作，提高热电偶测量的稳定性和精确度，而且还能延长热电偶的使用寿命，从而进一步促进热电偶产业的健康发展。
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作者简介：
沈阳，男，1975年6月3日，工程师，现于江阴市计量测试校准所在职，热工室。
论文作者:沈阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
标签：热电偶论文; 测量论文; 测温论文; 电势论文; 温度论文; 恒温论文; 偏差论文; 《基层建设》2018年第23期论文;