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常見問答

熱電偶的敷設方法及其測溫誤差的來源

    一、熱電偶的敷設方法

    用熱電偶測量表面溫度時,除便攜式外,大多為敷設式。敷設方法有表面敷設,和開槽敷設。在金屬表面敷設時,熱電偶測量端常焊于金屬表面,然后沿著表面延伸(最好沿等溫線)一段距離后引出。對于開槽敷設的熱電偶,是在被測金屬表面開以細敷,焊上熱熱電偶接點,然后套于瓷管或塑料管中,延伸一段距離后引出;瓷管起絕緣及保護作用,當用于測量較高表面溫度時,瓷管外再用氧化鋁粉加粉狀膠合劑,以水玻璃作粘膠材料將熱電偶膠于槽中。溫度在400℃以下時,用外涂耐高溫絕緣層或紗包層的熱電偶絲。目前已研制成外包耐8300℃高溫織物的熱電偶絲。當測量非金屬材料表面溫度時,熱電偶測量端不能焊于表面,但有時可膠上集熱片,熱電偶測量端焊于集熱片上。


    二、敷設熱電偶引起的熱阻變化

    在敷設熱電偶時,由了開槽挖去的是被測材料,換上的是熱電偶絲和非金屬絕緣層,其等效導熱系數與被測物體的導熱系數會有差異,在不開槽敷設的情況下,由于敷設熱電偶增加了敷設層,這兩種情況均會引起被測表面熱阻的變化。熱阻的變化將導致局部熱流及溫場的破壞,改變原來的被測表面溫度,這些變化雖反應在很小的局部內或熱電偶的測量端處,但使測量端感受的不再是原來未敷設熱電偶的表面溫度,從而引起測溫誤差。以前的測溫工作者對這方面的觀察是較少的。

    另外,埋設熱電偶部分的表面發射率與被測材料本身的表面發射率往往不同,也會引起誤差。

    因此,當用熱電偶直接測量物體表面溫度時,必須注意所用熱電偶材質和膠粘層等的等效導熱系數應盡量與被測材料的導熱系數接近,暴露于表面部分的表面發射率也盡量與原被測表面的發射率接近,以減小熱阻變化引起的誤差。

    當在表面敷設薄膜熱電偶或薄膜熱電阻以測量表面溫度時,也會引起被測物體局部熱阻的變化。


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