1、 編撰：楊光銀編撰：楊光銀 2013.12熱電偶原理及應(yīng)用熱電偶原理及應(yīng)用 1 1、熱電偶測(cè)溫原理、熱電偶測(cè)溫原理2 2、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成3 3、塞貝克系數(shù)介紹、塞貝克系數(shù)介紹4 4、測(cè)溫回路熱電勢(shì)計(jì)算、測(cè)溫回路熱電勢(shì)計(jì)算目錄一目錄一5 5、熱電偶合金絲檢測(cè)方法、熱電偶合金絲檢測(cè)方法6 6、熱電偶合金絲出廠配對(duì)控制、熱電偶合金絲出廠配對(duì)控制 7 7、熱電偶合金絲應(yīng)用、熱電偶合金絲應(yīng)用7.17.1鎧裝熱電偶電纜拉制鎧裝熱電偶電纜拉制7.27.2裝配式熱電偶制作裝配式熱電偶制作8 8、工藝質(zhì)量控制、工藝質(zhì)量控制目錄二目錄二8.18.1、不均勻熱電勢(shì)控制不均勻熱電勢(shì)控制8.28

2、.2測(cè)量端焊接控制測(cè)量端焊接控制 將不同材料的導(dǎo)體將不同材料的導(dǎo)體A A、B B接成閉合回接成閉合回路路, ,接觸測(cè)溫點(diǎn)的一端稱(chēng)測(cè)量端接觸測(cè)溫點(diǎn)的一端稱(chēng)測(cè)量端t, ,另一另一端稱(chēng)參考端端稱(chēng)參考端t0 ，若測(cè)量端和參考端所處若測(cè)量端和參考端所處溫度溫度t t和和t t0 不同不同, ,則在回路中就會(huì)產(chǎn)生則在回路中就會(huì)產(chǎn)生微小電流，則在微小電流，則在A A、B B之間就產(chǎn)生一熱電之間就產(chǎn)生一熱電勢(shì)勢(shì)E EABAB(t(t，t t0 0 ), ),這種現(xiàn)象稱(chēng)為塞貝克效這種現(xiàn)象稱(chēng)為塞貝克效應(yīng)，即應(yīng)，即熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱。由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)電勢(shì)E EABAB大小隨導(dǎo)體大小隨導(dǎo)體A

3、A、B B的材料性質(zhì)以的材料性質(zhì)以及兩端溫度及兩端溫度t t和和t t0 0 而變而變, ,這種回路稱(chēng)為這種回路稱(chēng)為原型熱電偶。原型熱電偶。 圖圖1：原型熱電偶：原型熱電偶 在實(shí)際應(yīng)用中，將在實(shí)際應(yīng)用中，將A、B的一端焊接的一端焊接在一起作為熱電偶的測(cè)量端放到被測(cè)溫在一起作為熱電偶的測(cè)量端放到被測(cè)溫度度t處，而將參考端處，而將參考端t0分開(kāi)，用導(dǎo)線或補(bǔ)分開(kāi)，用導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線接入溫度儀表，如果保持參考端償導(dǎo)線接入溫度儀表，如果保持參考端接點(diǎn)溫度接點(diǎn)溫度t0穩(wěn)定。溫度儀表所測(cè)電勢(shì)只隨穩(wěn)定。溫度儀表所測(cè)電勢(shì)只隨被測(cè)溫度被測(cè)溫度t而變化。而變化。 圖圖2：熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)：熱電偶測(cè)溫系統(tǒng) 1、熱電偶測(cè)溫

4、原理、熱電偶測(cè)溫原理 2、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成、熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成 所謂熱電偶熱電效應(yīng)，就是指熱電勢(shì)隨溫度變化率，通常用塞貝克系數(shù)所謂熱電偶熱電效應(yīng)，就是指熱電勢(shì)隨溫度變化率，通常用塞貝克系數(shù)S表示。由各種表示。由各種不同金屬或合金材質(zhì)組成的熱電偶，具體用不同的分度號(hào)來(lái)區(qū)分，因此，不同分度號(hào)的不同金屬或合金材質(zhì)組成的熱電偶，具體用不同的分度號(hào)來(lái)區(qū)分，因此，不同分度號(hào)的熱電偶在不同的溫度時(shí)就對(duì)應(yīng)有不同的塞貝克系數(shù)值，其單位用熱電偶在不同的溫度時(shí)就對(duì)應(yīng)有不同的塞貝克系數(shù)值，其單位用V V / / 表示。塞貝克系表示。塞貝克系數(shù)表征了熱電偶熱電勢(shì)隨溫度變化而變化的速率或者說(shuō)靈敏度。舉例如下表：數(shù)表征了

5、熱電偶熱電勢(shì)隨溫度變化而變化的速率或者說(shuō)靈敏度。舉例如下表：溫度分度號(hào)SKNEJ05.4039.4526.1658.6750.381007.3441.3729.6467.5254.362008.4639.9732.9974.0355.513009.1341.4535.4277.9155.354009.5742.2437.1380.0655.155009.9042.6338.2780.9355.9960010.2142.5138.9680.6658.4970010.5341.9039.2679.6562.1580010.8741.0039.2678.4364.6390011.2140.0039.

6、0476.8362.44100011.5438.9838.6175.1659.26110011.8437.8537.9857.84120012.0336.4937.1957.24130012.1334.9336.01表中熱電勢(shì)單位：V/ 本表未列入T型熱電偶數(shù)據(jù) 3、塞貝克系數(shù)介紹、塞貝克系數(shù)介紹圖3：熱電勢(shì)測(cè)量演示 如果按照?qǐng)D3測(cè)量電路，當(dāng)t t0 ,數(shù)字電壓表上測(cè)得的熱電勢(shì)值可表示為eAB(t,t0) = eAB(t) - eAB(t0) 。這就是說(shuō)，參考端溫度t0如果不為0，測(cè)得的溫度值必然比實(shí)際溫度低，至于低多少？準(zhǔn)確的回答應(yīng)該是低一個(gè)等于環(huán)境溫度t0的數(shù)值。例如：在測(cè)試室進(jìn)行試驗(yàn)，把

7、熱電偶測(cè)量端放置于800的恒定溫場(chǎng)中（相當(dāng)于t =800），測(cè)得室溫為20（相當(dāng)于t0 =20），此時(shí)測(cè)得的毫伏值換算成溫度只有780. 上例恰好說(shuō)明了我們今后在使用中要采取措施進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)脑颉?4、測(cè)溫回路熱電勢(shì)及溫度值計(jì)算、測(cè)溫回路熱電勢(shì)及溫度值計(jì)算 熱電偶合金絲（俗稱(chēng)光亮絲）的生產(chǎn)廠是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單極法進(jìn)行檢測(cè)熱電偶合金絲（俗稱(chēng)光亮絲）的生產(chǎn)廠是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單極法進(jìn)行檢測(cè)的，具體方法是將合金絲正極的，具體方法是將合金絲正極KP、負(fù)極、負(fù)極KN分別與純鉑金絲焊接成熱電偶形式，分分別與純鉑金絲焊接成熱電偶形式，分別進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)示意圖如下所示：別進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)示意圖如下所示：

8、 以上檢測(cè)方法說(shuō)明熱電偶合金絲出廠前是如何檢測(cè)的，它是把熱電偶合金絲以上檢測(cè)方法說(shuō)明熱電偶合金絲出廠前是如何檢測(cè)的，它是把熱電偶合金絲正負(fù)極各當(dāng)做一只熱電偶來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，其實(shí)就是把純鉑金絲當(dāng)做一個(gè)參考極。然正負(fù)極各當(dāng)做一只熱電偶來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，其實(shí)就是把純鉑金絲當(dāng)做一個(gè)參考極。然后依據(jù)國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，最后根據(jù)客戶(hù)要求再進(jìn)行配對(duì)。后依據(jù)國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，最后根據(jù)客戶(hù)要求再進(jìn)行配對(duì)。 5、熱電偶合金絲檢測(cè)方法、熱電偶合金絲檢測(cè)方法6 6、熱電偶合金絲出廠配對(duì)控制、熱電偶合金絲出廠配對(duì)控制 為了說(shuō)明熱電偶合金絲必須按批號(hào)配對(duì)使用的重要性，我們將合金廠生產(chǎn)的為了說(shuō)明熱電偶合金絲必須按批號(hào)配對(duì)使用的

9、重要性，我們將合金廠生產(chǎn)的2個(gè)批號(hào)正極合金絲和個(gè)批號(hào)正極合金絲和2個(gè)批號(hào)負(fù)極個(gè)批號(hào)負(fù)極K型合金絲的單極法檢測(cè)數(shù)據(jù)列表來(lái)詳細(xì)闡型合金絲的單極法檢測(cè)數(shù)據(jù)列表來(lái)詳細(xì)闡述。述。批號(hào)400對(duì)應(yīng)毫伏值（mV)600對(duì)應(yīng)毫伏值（mV)800對(duì)應(yīng)毫伏值（mV)A: KP1367-6-48512.72519.53026.062B: KP1367-6-48612.85919.72326.310C: KN1353-5-5383.5855.2367.208D: KN1353-5-5393.6435.3297.158如上表，現(xiàn)在分成4種配對(duì)各組合成一支熱電偶，以400為例計(jì)算一下，看看不同配對(duì)組合后毫伏值對(duì)應(yīng)溫度是什么

10、情況？1 1、A+C(AA+C(A和和C C配對(duì)），配對(duì)），400400的毫伏值e1=12.725+3.585=16.310mV，t1=（16.310-16.397）/42.2410-3=-2.06。2 2、 A+D(A和和D配對(duì)），配對(duì)）， 400的毫伏值e2=12.725+3.643=16.368mV，t2=（16.368-16.397）/42.2410-3=-0.69。 現(xiàn)在我們把上表中A,B,C,D四個(gè)批號(hào)合金絲進(jìn)行4種組合后的熱電勢(shì)精度排列如下表：熱電偶合金絲不同組合配對(duì)熱電勢(shì)精度分布表熱電偶合金絲不同組合配對(duì)熱電勢(shì)精度分布表(以以400為例）為例）t ()批號(hào)代碼批產(chǎn)品毫伏值mV(

11、A+C)/AC(A+D )/AD(B+C) )/BC(B+D) )/BD400A12.725EAC=16.310mVAC -2.1標(biāo)準(zhǔn)允差標(biāo)準(zhǔn)允差1.61.6EAD=16.368mVAD -0.7 標(biāo)準(zhǔn)允差標(biāo)準(zhǔn)允差1.61.6EBC=16.441mVBC 1.1 標(biāo)準(zhǔn)允差標(biāo)準(zhǔn)允差1.61.6EBD=16.501mVBD 2.5 標(biāo)準(zhǔn)允差標(biāo)準(zhǔn)允差1.61.6B12.858C3.585D3.6437 7、熱電偶合金絲應(yīng)用、熱電偶合金絲應(yīng)用7.1鎧裝熱電偶電纜拉制鎧裝熱電偶電纜拉制 熱電偶合金絲用于鎧裝熱電偶電纜的拉制，絲材的配對(duì)熱電勢(shì)精度有嚴(yán)格的要熱電偶合金絲用于鎧裝熱電偶電纜的拉制，絲材的配對(duì)熱

12、電勢(shì)精度有嚴(yán)格的要求，提交采購(gòu)計(jì)劃時(shí)，經(jīng)過(guò)工藝技術(shù)主管人員精心的測(cè)算，提出所要求的數(shù)據(jù)作為求，提交采購(gòu)計(jì)劃時(shí)，經(jīng)過(guò)工藝技術(shù)主管人員精心的測(cè)算，提出所要求的數(shù)據(jù)作為采購(gòu)依據(jù)，由采購(gòu)人員與供應(yīng)商簽訂合同予以實(shí)施采購(gòu)控制。采購(gòu)依據(jù)，由采購(gòu)人員與供應(yīng)商簽訂合同予以實(shí)施采購(gòu)控制。 熱電偶合金絲采購(gòu)進(jìn)廠，雖然供應(yīng)商提供了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，本公司仍然需熱電偶合金絲采購(gòu)進(jìn)廠，雖然供應(yīng)商提供了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，本公司仍然需要按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化測(cè)試，經(jīng)本公司測(cè)試室測(cè)試的最終結(jié)果，才可以作為組要按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化測(cè)試，經(jīng)本公司測(cè)試室測(cè)試的最終結(jié)果，才可以作為組織和指導(dǎo)鎧裝熱電偶電纜生產(chǎn)的依據(jù)?？椇椭笇?dǎo)鎧裝熱

13、電偶電纜生產(chǎn)的依據(jù)。 公司為控制鎧裝電纜工藝質(zhì)量，每道工序都制定了作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，特別是組合穿公司為控制鎧裝電纜工藝質(zhì)量，每道工序都制定了作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，特別是組合穿絲工序，建立有與作業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)記錄，對(duì)所用原材料的使用和存放都有明確標(biāo)識(shí)，絲工序，建立有與作業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)記錄，對(duì)所用原材料的使用和存放都有明確標(biāo)識(shí)，可以方便的識(shí)別，不至于混淆使用造成生產(chǎn)質(zhì)量事故。可以方便的識(shí)別，不至于混淆使用造成生產(chǎn)質(zhì)量事故。表中：EAC-表示批號(hào)A+批號(hào)C的配對(duì)熱電勢(shì)； AC-表示批號(hào)A與批號(hào)C配對(duì)的熱電勢(shì)誤差。其他代碼意義類(lèi)推。7.27.2裝配式熱電偶制作裝配式熱電偶制作 熱電偶合金絲有（拋光過(guò)的）光亮絲或是裝配絲之

14、分，無(wú)論是熱電偶合金絲有（拋光過(guò)的）光亮絲或是裝配絲之分，無(wú)論是光亮絲或是裝配光亮絲或是裝配絲，采購(gòu)進(jìn)廠的都是經(jīng)過(guò)制造商進(jìn)行嚴(yán)格配對(duì)后供貨的，測(cè)試室測(cè)試人員在取樣時(shí)，絲，采購(gòu)進(jìn)廠的都是經(jīng)過(guò)制造商進(jìn)行嚴(yán)格配對(duì)后供貨的，測(cè)試室測(cè)試人員在取樣時(shí)，也是嚴(yán)格按照配對(duì)的批號(hào)標(biāo)記進(jìn)行的，一般是對(duì)同一對(duì)合金絲，需要對(duì)頭和尾各取也是嚴(yán)格按照配對(duì)的批號(hào)標(biāo)記進(jìn)行的，一般是對(duì)同一對(duì)合金絲，需要對(duì)頭和尾各取一組進(jìn)行熱電勢(shì)精度檢測(cè)和頭尾差（熱電勢(shì)均勻性）判定。所以，對(duì)于傳感器制作一組進(jìn)行熱電勢(shì)精度檢測(cè)和頭尾差（熱電勢(shì)均勻性）判定。所以，對(duì)于傳感器制作過(guò)程，從領(lǐng)料過(guò)程，從領(lǐng)料下料下料測(cè)量端焊接，都應(yīng)該進(jìn)行批號(hào)的嚴(yán)格控制。為

15、此，建議測(cè)量端焊接，都應(yīng)該進(jìn)行批號(hào)的嚴(yán)格控制。為此，建議做好幾個(gè)方面工作：做好幾個(gè)方面工作：7.2.1領(lǐng)用熱電偶合金絲，應(yīng)安排專(zhuān)人，明確責(zé)任，要求領(lǐng)用人要對(duì)批號(hào)進(jìn)行認(rèn)真確領(lǐng)用熱電偶合金絲，應(yīng)安排專(zhuān)人，明確責(zé)任，要求領(lǐng)用人要對(duì)批號(hào)進(jìn)行認(rèn)真確認(rèn)，特別是一次性領(lǐng)用多批號(hào)材料，還要保護(hù)好標(biāo)識(shí)。領(lǐng)回車(chē)間要向主管明確交接。認(rèn)，特別是一次性領(lǐng)用多批號(hào)材料，還要保護(hù)好標(biāo)識(shí)。領(lǐng)回車(chē)間要向主管明確交接。7.2.2安排和組織生產(chǎn)過(guò)程，絲材應(yīng)按批號(hào)分開(kāi)擺放，交代下料責(zé)任人按批號(hào)下料同安排和組織生產(chǎn)過(guò)程，絲材應(yīng)按批號(hào)分開(kāi)擺放，交代下料責(zé)任人按批號(hào)下料同時(shí)，每個(gè)批號(hào)所下的料存放在各自的中轉(zhuǎn)箱或作業(yè)面上，嚴(yán)禁混批使用。時(shí)，

16、每個(gè)批號(hào)所下的料存放在各自的中轉(zhuǎn)箱或作業(yè)面上，嚴(yán)禁混批使用。7.2.3生產(chǎn)車(chē)間對(duì)每個(gè)生產(chǎn)通知單對(duì)應(yīng)產(chǎn)品所用的絲材，必須要有使用批號(hào)記錄，保生產(chǎn)車(chē)間對(duì)每個(gè)生產(chǎn)通知單對(duì)應(yīng)產(chǎn)品所用的絲材，必須要有使用批號(hào)記錄，保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程直到成品形成可以追蹤控制。證產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程直到成品形成可以追蹤控制。7.2.4車(chē)間在生產(chǎn)中所領(lǐng)用熱電偶合金絲材，當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束未用完的剩余部分，同樣要車(chē)間在生產(chǎn)中所領(lǐng)用熱電偶合金絲材，當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束未用完的剩余部分，同樣要做好與使用前相一致的產(chǎn)品標(biāo)記并對(duì)標(biāo)識(shí)正確性負(fù)責(zé)。做好與使用前相一致的產(chǎn)品標(biāo)記并對(duì)標(biāo)識(shí)正確性負(fù)責(zé)。8 8、工藝質(zhì)量控制、工藝質(zhì)量控制8.1不均勻熱電勢(shì)控制不均勻熱電勢(shì)

17、控制 以以K型偶絲為例，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單極絲型偶絲為例，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單極絲級(jí)，允差大約級(jí)，允差大約1.01.0；級(jí)，級(jí)，允差大約允差大約2.0?；诤辖鸾z的熱電勢(shì)不均勻性，在裝配式熱電偶制作過(guò)程，?；诤辖鸾z的熱電勢(shì)不均勻性，在裝配式熱電偶制作過(guò)程，盡可能的加以控制。這類(lèi)控制方法，主要是合金絲下料方法。也就是說(shuō)在盡可能的加以控制。這類(lèi)控制方法，主要是合金絲下料方法。也就是說(shuō)在下料過(guò)程中，避免正極頭與負(fù)極尾配對(duì)成一只熱電偶。因?yàn)楹辖鸾z是按國(guó)下料過(guò)程中，避免正極頭與負(fù)極尾配對(duì)成一只熱電偶。因?yàn)楹辖鸾z是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單極法檢測(cè)，配對(duì)熱電勢(shì)等于正極熱電勢(shì)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單極法檢測(cè)，配對(duì)熱電勢(shì)等于正極熱電勢(shì)

18、+負(fù)極熱電勢(shì)，如負(fù)極熱電勢(shì)，如果正極頭和負(fù)極尾都是負(fù)偏差，配對(duì)后熱電勢(shì)必然偏小，甚至導(dǎo)致這只熱果正極頭和負(fù)極尾都是負(fù)偏差，配對(duì)后熱電勢(shì)必然偏小，甚至導(dǎo)致這只熱電偶負(fù)偏差超差不合格。如果都是正偏差，也可以導(dǎo)致正偏差超差不合格。電偶負(fù)偏差超差不合格。如果都是正偏差，也可以導(dǎo)致正偏差超差不合格。 關(guān)于熱電勢(shì)不均勻性控制問(wèn)題，是生產(chǎn)管理和工藝控制應(yīng)該思考的問(wèn)關(guān)于熱電勢(shì)不均勻性控制問(wèn)題，是生產(chǎn)管理和工藝控制應(yīng)該思考的問(wèn)題，在有條件或者說(shuō)管理能夠達(dá)到一定精細(xì)程度時(shí)，有必要考慮采取有效題，在有條件或者說(shuō)管理能夠達(dá)到一定精細(xì)程度時(shí)，有必要考慮采取有效措施加以控制。措施加以控制。 上述工藝質(zhì)量控制環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量

19、是有直接影響的，不懂得熱電偶工上述工藝質(zhì)量控制環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量是有直接影響的，不懂得熱電偶工作原理是認(rèn)識(shí)不到這個(gè)問(wèn)題的。努力的從每個(gè)生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)制定具有可操作原理是認(rèn)識(shí)不到這個(gè)問(wèn)題的。努力的從每個(gè)生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)制定具有可操作性的作業(yè)規(guī)范，并且作性的作業(yè)規(guī)范，并且 嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行，才能真正的保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高。嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行，才能真正的保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高。8.2測(cè)量端焊接控制測(cè)量端焊接控制 裝配式熱電偶，包括鎧裝熱電偶，測(cè)量端焊接的結(jié)構(gòu)形式都必須嚴(yán)格裝配式熱電偶，包括鎧裝熱電偶，測(cè)量端焊接的結(jié)構(gòu)形式都必須嚴(yán)格控制，不是連接牢固就是好的產(chǎn)品。就測(cè)量端連接形式而言，通常有點(diǎn)控制，不是連接牢固就是好的產(chǎn)品。就測(cè)量端連接形式而言，通常有點(diǎn)焊、對(duì)焊、鉸接點(diǎn)焊三種形式。關(guān)于這類(lèi)作業(yè)的工藝控制要求主要是：焊、對(duì)焊、鉸接點(diǎn)焊三種形