淺析熱電偶測溫原理及應用

摘要:在鋼鐵冶金工業的中，對溫度的科學控制一直是重要的工作內容,溫度決定著產品的質量，同時與效率存在著緊密的聯系，進而可能影響到整體流程和情況。熱電偶是在鋼鐵冶金工業中主要的測溫應用原件，對該機械元件的科學應用。主要對熱電偶的測溫原理進行了介紹和分析，并在此基礎上,熱電偶在選型和應用中的問題，旨在為我國鋼鐵冶金工業中對熱電偶的科學應用提供支持。
一、引言
　　溫度是冶金工業中重要的影響因素，想要保證產品的質量，必須通過相應的手段將溫度控制在一定的范圍之內這就需要企業在作業的過程中，進行溫度測試和控制的技術發展，以保證技術的應用能夠適應現代工藝的需要。在溫度測量儀表中。熱電偶是其中非常重要的組成部分，通常是通過熱電偶對溫度進行直接的測量，之后在將溫度轉化為電動勢信號，在電信號儀表的配合應用中，進行正確地溫度測量。在熱電偶的實際應用中，其外形差別較大，但是在測溫原理方面都是相一致的,熱電偶通常是與溫度儀表進行配合使用。
二，熱電偶測溫基本原理
　　熱電偶的應用對于冶金工業溫度測量技術的應用是重要的，但是對其錯誤的使用卻可能對造成不良影響。由于熱電偶在工業過程中所產生的重要作用，要求人們在對其應用時，需要保證應用措施的科學性，并且需要對其基本測溫原理進行熟練掌握,這樣才能夠保證在對其應用中，不會出現問題而影響工業的正常進行。對熱電偶的測溫原理進行介紹和分析，主要內容有以下幾點。
(一)熱電效應
　　熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應。將A和B兩種不同的導體首尾相連組成閉合回路，如果兩連接點溫度(T,Ty不同，則在回路中就會產生熱電動勢EAB（t,t0）形成熱電流，這就是熱電效應。熱電偶就是將A和B兩種不同的金屬材料端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場的T端稱為工作端或測量端，也稱熱端;未焊接的一燭(接引線)處在溫度T稱為自由端或參考端，也稱冷端。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出熱電動勢愈大;溫差為0時，熱電偶的輸出電動勢為0mV;因此，可以用測熱電動勢大小衡量溫度的大小。
 
(二)熱電偶冷端的溫度補償
　　由于熱電偶的材料般貴重(特別是采用貴金屬時).而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本,通常采用補償導線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內,連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
三、熱電偶的選型與應用
　　熱電偶在工業溫度測量儀表中的應用是中重要的，科學地對其進行應用能夠為工業作業的順利進行以及產品質量的保證以供支持。熱電偶在實際應用中，需要根據實際需求的不同而對其類型進行選擇，熱電偶的選型與其應用效果關系密切，保證科學地選型是保證其應用效果充分發揮的重要保障措施。下面對熱電偶的選型和應用，主要內容如下。
(一)熱電偶選型
1、鎧裝熱電偶
　　鎧裝熱電偶通常由鎧裝偶元件安裝固定裝置和接線裝置等主要部件組成。吹氣型鎧裝熱電偶是一種專用鎧裝熱電偶。吹氣型鎧裝熱電偶結構原理是在鎧裝熱電偶感溫元件和外保護管之間構成一定的氣路，在氣路中，通人大于1.03℃105Pa的惰性氣體，以排除或減少熱電偶在高溫、高壓條件下,還原氣體的滲人從而延長了鎧裝熱電偶的使用壽命。鎧裝熱電偶測溫范圍大，反應速度快，外徑小、溫度變化反應迅速，安裝方便使用壽命長,氣密性好，機械強度好。可在有震動、低溫、高溫條件下使用。
2、裝配熱電偶
　　裝配熱電偶與顯示儀表配套,在200-1600℃范圍內對氣體、液體介質以及固體表面溫度進行檢測，廣泛應用于航空、原子能、石油、化工、冶金、機械等工業部門和科技領城。裝配熱電偶通常由感溫元件、保護管、接線盒及安裝固定裝置等主要部件組成。高爐熱風爐熱電偶是一種專用的裝配熱電偶。
3，熱套式電偶
　　熱套式電偶主要用于測量蒸汽管道及鍋爐溫度。熱電偶采用熱套保護管與鎧裝熱電偶(均為絕緣型)可分離方式，使用時，用戶可將熱套焊接或機械固定在設備上，然后裝上電偶就可工作,它的優點是提高了保護管的工作壓力和使用壽命，又便于電偶的維修或更換，目前這種結構形式被國外廣泛采用。熱套式電偶還包括煙道、風道熱電偶、高溫高壓熱電偶、中溫中壓熱電偶、低溫低壓熱電偶。
(二)熱電偶的應用
　　熱電偶可選擇兩種方式:工作模式(選擇兩支熱電偶中的高選值進行燃燒控制)維護模式(當任何一支熱電偶出現故障時，輸入信號自動切換到另一支熱電偶)。在一般情況下，溫度控制器只使用其中一支熱電偶信號，而另一支熱電偶信號僅作監視用。熱電偶所測溫度作為溫度調節器的輸人信號，溫度調節器的輸出信號經過處理作為空氣，煤氣調節器的設定值控制空氣、煤氣閥門開度,最終實現對加熱溫度的控制。熱電偶測溫的準確可靠是熱工制度正確執行、熱軋產品質量得以保證的重要前提。
　　熱電偶實際應用中具有實用性強的特點，在工業溫度測量中的作用受到了人們的充分肯定。但是在熱電偶的實際應用中，也發現了其存在的缺點和不足，通過熱電偶進行測溫存在溫度上限，因此對測溫效果的正確率存在著一定影響。對于這一問題,需要通過對其它技術的和應用，來彌補熱電偶所產生的問題。