热电偶测温的误差分析_金伟

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1、工艺与装备33热电偶测温的误差分析1枊靖波21金伟白月飞（1.兰州城市学院，兰州730070；2.甘肃中石油昆仑燃气有限公司，兰州730000）摘要：热电偶是科研、工业生中最常用的测温元件，尽管结构简单，使用中仍然会产生较大测量误差。通过对热电偶测温精度的分析，了解掌握误差产生的原因，从而对这些引起测温误差的因素和对热电偶测温元件的特性有一定的了解，通过采取必要的措施，有些误差是可以避免和减小的，这对提高测量精度，延长热电偶使用寿命有一定帮助。关键词：测量热平衡误差辐射热惯性引言由公式（1）可见：热电偶测温法是利

2、用热敏元件（热电偶）与被测介质（1）在测温管向外散热的情况下，误差不可能等于之间的热交换，最后达到热平衡，通过热电偶本身的温度零。反映被测介质的温度。这种方法虽然比较简单可靠，但由（2）管道中流体与管外介质的温度差t1-t0越大，a2越于沿热电偶元件向外导热及辐射等原因，从而造成测温大，测温误差越大。对外露部分进行保温使t1-t0尽量小，误差，本文对这些误差作简要分析。而且也使露出部分和外面介质的热交换减小，管外换系1热电偶测温误差分析数a2减小，因此可以减小测温误差。1.1沿测温元件导热引起的误差（3）当测温管

3、内插部分l1增加，双曲余弦ch（b1l1）、双管道中流体温度的测量，是流体测量中经常遇到的问曲正切th（b1l1）都增加，导热误差减小；当测温管外露部分题，如图1所示为测量管内流体温度示意图，假定热电偶l2减小，双曲余切cth（b2l2）增加，测温误差也减小。插入管内的长度为l1，而管外部分的长度为l2，管内被测（4）当换热系数增加a1，b1增加，使误差减小，因此在流体的温度为t1，而外部环境温度为t0，假设t1＞t0，由于选择测温点时，要尽量选在管道液体速度较大的地方。热量沿热电偶向外导出，所以热电偶工作端温度

4、t2将低（5）增加S1/A1，使b1增加，可以使误差减小。而于管内被测流体的温度t1，这个差值t2-t1即为沿测温管长S=πd1，A1=π（d0+d1）δ/2（式中，d0为测温管内径；d1为测度方向的导热误差。根据传热学中表面有散热作用的等温管外径；δ为测温管壁厚，如图2所示），所以要想增加截面长杆的稳定导热理论，可以得到导热误差的关系式S1/A1，就应该使测温管的壁厚δ、外径d1尽量减小，也就为：是应将测温管成管径要细，壁要薄的形状，但这和保护管t2-t1=-t1-t0（1）的强度和寿命有矛盾。ch（bl）1+

5、b1th（b1l1）cth（b2l2）11蓘b蓡2t0a2l1M图2t1a1t2（6）测温管材料的热导率减小使增加，误差减小，但λ1=λ2，又会使b2增加，误差增大，因b1的影响比b2大，图1因此测温管常用导热性质不良的材料如陶瓷、不锈钢来式中制造。b=a1s1，b=a2s21.2热辐射引起的误差12姨λ1A1姨λ2A2在测量中被测容器壁温度常与介质温度不一致，例如a1，a2为管内外介质对测温管之间的换热系数；S1，S2测量锅炉炉膛温度时，炉壁温度要低很多，热电偶要比器为管内外两段测温管的截面周长，S1=S2=π

6、d1；λ1，λ2为管壁温度高很多，因此它们之间将发生辐射换热，在测量较内外两段测温管的热导率，λ1=λ2；A1，A2为管内外两段高温度时，这项误差要比导热误差大很多，假定用T2-T1测温管的截面积，A1=A2；l1，l2为管内外测温管的长度。表示由于辐射原因造成的测温元件的温度降，据热力学现代制造技术与装备2013第4期总第215期34与传热学理论可知其大小可用下式计算[1]。使套管壁厚较小，使测量端紧靠套管端部或在两者之间T2-T1=-εσ蓸T24-T04蔀（2）填充一些导热好的材料，或将测量端直接焊在套管端部

7、α甚至不用套管使测量端裸露，这样能减小热量传递中的式中，T1为被测介质温度，K；T2为被测元件温度，K；热阻[4]。T0为被测容器壁温度，K；ε为测温元件表面材料发射率（3）增大测量端与被测介质的接触面积以增大传热系（黑度系数）；σ为斯蒂芬-玻耳兹曼常数；α为被测介数，但要仅仅是增大测量端的面积而不增大体积。例如图质与测温元件间的对流换热系数5所示的双测量端热电偶，是用热电偶丝焊成两个大小相应该指出，由于热辐射影响而产生的测量误差可能是同的圆球测量端，然后将其中一个压扁。当补测温度恒定很大的，被测介质温度越高，误

8、差也越大，这种情况会使时，两个测量端温度相同，因热电势必反接，回路无电流，测量工作完全失去意义。在实际情况下，用式（2）来计算仪表指零；当被测度突然变化时，被压扁的测量端首先响温度是很难的，因为各个系数的数值不易确定，冷表面温应，先改变输出电势，使回路有电流，仪表指针偏转。这说度也难以确定。为了正确测定温度，原则上可以采取以下明增大测量端与被测介质的接触面积对减小迟滞有一