第一章温度检测仪表

化工仪表及自动化第一章温度检测仪表第一节概述概述温度是表征物体冷热程度的物理量温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来进行间接测量。温度概念的建立及测量，是以热平衡为基础的。接触测量：通过对选择物体的物理量（如液体的体积，导体的电阻）的测量，便可得出被测物体的温度数值。非接触测量：利用热辐射原理和光学原理等来进行。第二节温标温标温标：温度的“标尺”为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。经验温标根据某些物质体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。华氏温标1714年德国人法勒海特以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。摄氏温标1740年瑞典人摄氏提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度，记作1℃。摄氏温度和华氏温度的关系：式中n为摄氏温标的度数，℃和℉分别代表摄氏和华氏的温度值。热力学温标1848年由开尔文提出的以卡诺循环为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标。该温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0K的温度不可能存在）与水的三相点温度分为273．16份，每份为1K。热力学温度的单位为“K”。绝对气体温标从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。理想气体仅是一种数学模型，实际上并不存在，故只能用真实气体来制作气体温度计国际实用温标和国际温标基本内容为：1.重申国际实用温标单位仍为K，1K等于水的三相点时温度值的1/273.16；2.把水的三相点时温度值定义为0.01℃（摄氏度），同时相应把绝对零度修订为-273.15℃；3.规定把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下：（1）0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计；（2）3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计；（3）13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计；（4）961.78℃以上，用光学或光电高温计；标定对温度计的标定，有标准值法和标准表法两种方法。第二节温度测量仪表的分类膨胀式温度计根据物质受热膨胀的原理制成的温度计。根据其工作性质不同，可制成液、固、压力式温度计。玻璃液体温度计玻璃管液体温度计是利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制作而成。优点是直观、测量准确、结构简单、造价低廉缺点是不能自动记录、不能远传、易碎、测温有一定延迟图2-1-1玻璃管液体温度计固体膨胀式温度计利用固体受热膨胀原理制成的温度计可分杆式温度计和双金属温度计两大类杆式温度计利用固体（一般采用膨胀系数较大的金属）材料构成。由黄铜制成的网筒作感温元件（测温筒），筒内放置一根膨胀系数很小的材料（石英、玻璃、因钢等）作传温元件，它与机械系统相连接。当测温筒受热伸长时，筒内的圆棒通过机械系统带动指针偏转，指示出温度的数位。双金属温度计它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固地接合在一起而制成。增加双金属片的长度，减少其厚度，增大主动层与被动层材料之热膨胀系数差，皆可提高它的灵敏度。常将双金属片做成直螺旋形和盘形两种结构。双金属片双金属温度信号器1：双金属片；2：调节螺钉；3：绝缘子；4：信号灯铁镍合金黄铜、康铜、镍铁铜合金压力式温度计应用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计。1.传动机构；2.刻度盘；3.指针；4.弹簧管；5.连杆；6.接头；7.毛细管；8.温包；9.工作物质。热电阻式温度计热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类金属热电阻温度计金属热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的。一般可以用以下的近似关系式表示：式中，Rt为温度t时对应的电阻值，Rt0为温度t0（通常t0＝0℃）时对应的电阻值，a为温度系数，即温度每升高1℃时电阻相对变化量。实际使用中对制作金属热电阻材料提出如下要求：（1）电阻温度系数大，即灵敏度高；（2）物理化学性能稳定，能长期适应较恶劣的测温环境，互换性好；（3）电阻率要大，以使电阻体积小，减小测温的热惯性；（4）电阻与温度之间近似于线性关系，测温范围广；（5）价格低廉，复制性强，加工方便。金属热电阻温度计目前，使用的金属热电阻材料有铜、铂、镍、铁等，其中因铁、镍提纯比较困难，其电阻与温度的关系线性较差，纯铂丝的各种性能最好，纯铜丝在低温下性能也很不错，所以目前实际应用最广的是铜和铂这两种材料的金属热电阻，并且已经标准化生产。常用的热电阻：铂热电阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω和R0＝1000Ω等几种，分度号分别为Pt10、Pt100和Pt1000；铜热电阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω两种，分度号分别为Cu50和Cu100。金属热电阻温度计铂热电阻铂热电阻由纯铂丝绕制而成，其使用温度范围为-280～850℃。园区主要使用-100～600℃。特点：准确度高、性能可靠、抗氧化性好、物理化学性能稳定。更容易提纯，复制性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝（直径可达0.02mm或更细）或极薄锡箔，与其他热电阻材料相比，电阻率较高。缺点：电阻温度系数小，电阻与温度呈非线性，高温下不宜在还原剂介质中使用，而且属于贵重金属，价格较高。铂热电阻根据国际实用温标规定，在不同的温度范围内，电阻与温度之间的关系也不同。-200～0℃范围内，铂电阻与温度的关系为：在0～850℃范围内，其关系为：两式中，Rt

和R0分别为t和0℃时的阻值；A、B、C分别为常数，A=3.90802×10-3℃-1，B=-5.80195×10-7℃-2，C=-4.27350×10-12℃-4。铜热电阻铜热电阻一般用-50～+150℃范围的温度测量。特点：电阻值与温度之间基本为线性关系，电阻温度系数大，且金属铜易加工提纯，价格便宜。缺点：电阻率低，易氧化。在温度不高，测温元件体积无特殊限制时，可以使用铜电阻温度计。如：不能用于氨测量等。在-50～+150℃的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。即式中，a称为电阻温度系数，取a=4.28×10-3℃-1，而一般铜导线材料纯度不高，其电阻温度系数较小，约为a=4.25×10-3℃-1。国内工业用的铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100两种，其R0的阻值分别为50Ω和100Ω。

热电阻结构常见的热电阻有普通热电阻和铠装热电阻。热电阻结构主要由能感温元件、内引线、保护管等几部分组成。感温元件是热电阻的核心部分，由电阻丝绕制在绝缘的云母骨架上构成。电阻丝的直径一般为0.01～0.1mm，主要由所用的材料或测温范围所决定。绝缘骨架用来缠绕、支承或固定热电阻丝，它的质量将会直接影响热电阻的性能。图2-1-4铂热电阻结构示意图热电阻结构绝缘骨架的材料选择有以下几点要求：（1）在使用温度范围内，电绝缘性能好；（2）热膨胀系数要与热电阻丝相近；（3）物理化学性能稳定，不产生有害物质污染电阻丝；（4）比热容小，热导率大，有足够的机械强度及良好的加工性能。热电阻结构

铠装热电阻是一种温度传感器，它比装配式热电阻直径小，易弯曲，抗震性好，适宜安装在装配式热电阻无法安装的场合，其可对-200～600℃温度范围内的气体、液体介质和固体表面进行自动检测，并且可直接用铜导线和二次仪表相连接使用，由于它具有良好的电输出特性，可为显示仪、记录仪、调节器、扫描器、数据记录仪以及电脑提供精确的输入值。

WZPK系列铠装热电阻采用引进热电阻测温元件，因此，具有精确、灵敏、热响应时间快、质量稳定、使用寿命长等优点。铠装热电阻外保护套采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，因此，铠装热电阻具有很强的抗污染性能和机械强度，适合安装在环境恶劣的场合。图2-1-5铠装热电阻热电阻温度计的使用关于普通热电阻温度计的使用和安装请参照热电偶的使用和安装。这里只给出它的使用注意事项如下：（1）为了减少热电阻的时效变化，应尽可能避免处于温度急剧变化的环境；（2）为保证测量准确度，应在经过充分接触换热，即约为时间常数的5～7倍以后再开始测量；（3）在测量热电阻时，需要通以电流，虽然电流增大可以提高灵敏度，但电流过大会引起电阻发热，而造成测量误差，所以热电阻使用时电流受到限制。热电阻不应施加过电流，否则将被损坏；（4）如果引线间或者绝缘体表面上附着有水滴或灰尘时，将使测量结果不稳定并产生误差，因此，要注意使热电阻具有防水、耐湿、耐寒等性能。热电阻温度计的误差分析（1）传热误差它是由于测温时未与被测对象充分接触，未达到热平衡等而造成的误差，使用时应该按照相关说明多加注意；（2）分度误差标准化的热电阻分度表是由统计分析产生的，然而具体所采用的热电阻会因为材料、制造工艺而有所不同，这就形成了分度误差，如凡与标称电阻值不符而引起的误差；（3）自热误差这是由于测量过程中电流流经热电阻时产生温升而引起的附加误差。它与电流大小及传热介质有关。我国工业上用的热电阻限制电流不超6mA，这样可以把温度误差限制在0.1℃以内；（4）测量线路和显示仪表的误差它是由显示仪表本身的准确度等级和线路电阻决定的；引线电阻、连接导线的限值变化也将引起误差；（5）其他误差这是指除上述误差以外的由屏蔽绝缘不良、插入深度不够、热电阻劣化等所引起的误差。热电阻常见故障及处理办法热电阻常见的故障是热电阻断路和短路，其中以断路为多，这是由于电阻较细所致。断路和短路都是比较容易判断的，下面介绍断路和短路的鉴别方法。断路（1）电阻体断路：可用万用表在电阻体的接线端子处测量阻位，万用表指示为无限大。但在进行检查时，热电阻与显示仪表的连接导线应预先拆除，否则测得的阻值含有显示仪表的内阻。（2）连接导线断路：将电阻体端子上的连接导线不拆除。而将两个接线端子短路，显示仪表的示位仍为无限大。短路（1）电阻体短路：显示仪表断电后，将连接导线在电阻体的端子处拆掉，再用万用表测量电阻体的限位是否等于实际数位，如少于实际限值，则该电阻体短路。（2）连接导线短路：可将连接导线从电阻体的端子处拆下一个线头，看显示仪表示值是否无限大。如仍然有示值或指向负侧，则说明连接导线短路。热电偶温度计热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。常用热电偶分度号有S、K、E、T、B、J等，这些都是标准化热电偶。热电偶测温原理两种不同成份的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度热电偶测温原理热电现象接触电势形成的过程左图闭合回路中总的热电势或热电偶原理热电偶温度计注意由于热电极的材料不同,所产生的接触热电势亦不同,因此不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的。热电偶一般都是在自由端温度为0℃时进行分度的,因此,若自由端温度不为0℃而为t0时,则热电势与温度之间的关系可用下式进行计算。

EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)

9热电偶测温原理对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：（1）热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；（2）热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；（3）当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。热电偶的基本定律（1）均质导体定律由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（或半导体）的截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。由该定律可以得到如下的结论：1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成；2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。中间导体定律由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。由此定律可以得到如下的结论：在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要接入导体的两端温度相同，则不影响原热电偶热电势的大小。由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路，当接点1、2处于不同温度时，回路就会出现电动势，称为热电动势，简称为热电势。这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。这两根导体（或半导体）称为热电极。进一步的研究表明，热电势是由温差电势和接触电势组成。中间导体定律温差电势（如图2-1-7所示）是由于一根导体两端温度不同而产生的热电动势。设t≥t0，eA（t，t0）称为温差电势。温差电势可表达为：从式中我们可以看出接触电势的大小与接触处温度的高低和导体种类有关，接触处温度越高，接触电势越大。eAB（t）=f（T，NAt-NBt）综合温差电势和接触电势可以知道由两种不同材料组成的热电偶的热电势EAB（t，t0）。设t>t0，NA>NB，如图2-1-8所示，按顺时针方向取向。图2-1-8中间导体定律常把t称为热端、工作端、测量端；把t0称为冷端、自由端、参比端。在冷端，电流从导体A流向导体B，则A称为正热电极，B称为负电极。

采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。

它也是由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0～100℃）与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料又是廉价金属。见左图。补偿导线接线图注意使用补偿导线时,应当注意补偿导线的正、负极必须与热电偶的正、负极各端对应相接。此外,正、负两极的接点温度t1应保持相同,延伸后的冷端温度t0应比较恒定且比较低。对于镍铬-铜镍等一类用廉价金属制成的热电偶,则可用其本身材料作补偿导线,将冷端延伸到环境温度较恒定的地方。23热电偶的结构工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。普通型热电偶的组成如图2-1-9所示。1.热接点；2.热电偶丝材；3.绝缘管；4.保护管；5.接线盒图2-1-9普通型热电偶的组成热电偶的结构该热电偶的工作端被牢固地焊接在一起，热电极之间需要用绝缘管保护。热电偶的绝缘材料很多，大体上可分为有机和无机绝缘两类，处于高温端的绝缘物必须采用无机物，通常在1000以下选用粘土质绝缘管，在1300以下选用高铝管，在1600以下选用刚玉管保护管的作用在于使用热电偶电极不直接与被测介质接触，它不仅可延长热电偶的寿命，还可起到支撑和固定热电极增加其强度的作用；因此，热电偶保护管及绝缘选择是否合适，将直接影响到热电偶的使用寿命和测量的准确度，被采用做保护管的材料主要分金属和非金属两大类。热电偶的材料和种类1.热电极材料的选择对热电极材料的要求：（1）物理性能稳定，能在较宽的温度范围内使用，其热电特性不随时间变化；（2）化学性能稳定，不易氧化和电极间不相互渗透；（3）热电势和热电势率要大（温度变化1℃引起的热电势变化），热电势与温度间呈线性关系；（4）复制性好，以便互换；（5）价格便宜，加工方便。热电偶的材料和种类只有满足上述要求的材料才能制成热电偶。但实际上，很难找到全部满足上述要求的电极材料，只能根据所使用的条件范围，选择合适的热电极材料。常用的热电偶一般是用纯金属与合金相配，或是合金与合金相配。1）纯金属电极：热电极容易复制，热电势率小；当两电极是由两种纯金属组成时，热电势率平均为20μV/℃，所以热电偶的两电极很少均采用纯金属。2）非金属电极：电势率大（可达1000μV/℃），熔点高，复现性和稳定性较差。3）合金电极：热电性质和工艺性能介于两者之间。常用热电偶丝材及其性能对热电极材料的要求：（1）物理性能稳定，能在较宽的温度范围内使用，其热电特性不随时间变化；（2）化学性能稳定，不易氧化和电极间不相互渗透；（3）热电势和热电势率要大（温度变化1℃引起的热电势变化），热电势与温度间呈线性关系；（4）复制性好，以便互换；（5）价格便宜，加工方便。常用热电偶丝材及其性能1）纯金属电极：热电极容易复制，热电势率小；当两电极是由两种纯金属组成时，热电势率平均为20μV/℃，所以热电偶的两电极很少均采用纯金属。2）非金属电极：电势率大（可达1000μV/℃），熔点高，复现性和稳定性较差。3）合金电极：热电性质和工艺性能介于两者之间。2.常用热电偶丝材及其性能（1）铂铑10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶）该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。它的特点是：1）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；2）准确度高，它是在所有热电偶中，准确度等级最高的，通常用作标准或测量较高的温度；3）使用范围较广，均匀性及互换性好。主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。2.常用热电偶丝材及其性能２）铂铑13－铂热电偶（分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶）该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得最多，而在中国，则用得较少。（３）铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶）该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响；长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。Ｂ型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空气氛中的短期使用；即使在还原气氛下，其寿命也是Ｒ或Ｓ型的10～20倍；由于其电极均由铂铑合金制成，故不存在铂铑－铂热电偶负极上所有的缺点、在高温时很少有大结晶化的趋势，且具有较大的机械强度；同时由于它对于杂质的吸收或铑的迁移的影响较少，因此经过长期使用后其热电势变化并不严重；缺点价格昂贵（相对于单铂铑而言）。常用热电偶丝材及其性能（４）镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为Ｋ）该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。Ｋ型热电偶的缺点：热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏。常用热电偶丝材及其性能1）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；2）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；3）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。常用热电偶丝材及其性能（５）镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为Ｎ）该热电偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。（６）铜－铜镍热电偶（分度号为Ｔ）T型热电电偶，该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（也称康铜）。其主要特点是：在贱金属热电偶中，它的准确度最高、热电极的均匀性好；它的使用温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高，铜－康铜热电偶还有一个特点是价格便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。常用热电偶丝材及其性能（７）铁－康铜热电偶（分度号为Ｊ）J型热电偶，该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜（铜镍合金）。其特点是价格便宜，适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从-200～800℃，但常用温度只是500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命；该热电偶能耐氢气（H2）及一氧化碳（CO）气体腐蚀，但不能在高温（例如500℃）含硫（S）的气氛中使用。（８）镍铬－铜镍（康铜）热电偶（分度号为E）E型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜）。其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。热电偶的冷端温度处理对于已选定的热电偶，当参比端温度恒定时，则总的热电动势就成测量端温度的单值函数。即一定的热电势对应着一定的温度，而热电偶的分度表中，参比端温度均为0度。但在应用现场，参比端温度千差万别，不可能都恒定在0度，这就会产生测量误差，这就是热电偶要进行温度补偿的原因。在实际应用中常把热电偶的参比端称为冷端。热电偶冷端温度补偿的方法有：（1）冰浴法常用在实验室，即把参比端温度恒定在0度，但做起来成本高、难度大。（2）冷端温度校正法常用在要求不高的现场，即当冷端温度无法恒定为0度，就需要对仪表的指示值进行修正。做起来容易但误差较大。热电偶的冷端温度处理（3）补偿电桥法较少单独使用，是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势变化值。补偿电桥有单独产品，也有做在仪表内的。（4）补偿导线法这是最常用的方法。由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响；在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。热电偶的选择、使用在实际测温时，被测对象极其复杂，应在熟悉被测对象、掌握各种热电偶特性的基础上，根据测量要求、使用环境、温度的高低等正确地选择热电偶。1.按使用温度选择当t<1000℃时，多选用廉价金属热电偶，如K型热电偶。它的特点是使用温度范围宽，高温下性能较稳定。当t=-200～300℃时，最好选用T型热电偶。它是廉金属热电偶中准确度最高的；也可选择E型热电偶，它是廉金属中热电势变化率最大、灵敏度最高的。当t=1000～1400℃时，多选用R、S型热电偶。当t<1300℃时，可选用N型或者K型热电偶。当t=1400～1800℃时.多选用B型热电偶。当t<1600℃时，短期可用S型或R型热电偶。当t>1800℃时，常选用钨铼热电偶。热电偶的选择、使用2.根据被测介质选择（1）氧化性气氛当t<1300℃时，多选用N型或K型热电偶，因为它们是廉金属热电偶中抗氧化性最强的；当t>1300℃时，选用铂铭系热电偶。（2）真空、还原性气氛当t<950℃时，可选用J型热电偶，它既可以在氧化性气氛下工作，又可以在还原性气氛下工作；当t>1600℃时，应选用钨锌热电偶.（3）根据冷端温度的影响选择当t<1000℃时，可选用镍钻-镍铝热电偶。其冷端温度在0～300℃时，可忽略其影响。它常被用于飞机尾喷口排气温度的测量；当t>1000℃时，常选用B型热电偶，一般可忽略冷端温度的影响。热电偶的选择、使用3.根据热电极的直径与长度选择热电极直径和长度的选择是由热电极材料的价格、比电阻、测温范围及机械强度决定的。对于快速反应，必须选用细直径的电极丝；测ht端越小，越灵敏，响应速度越快，但电阻也越大。如果热电极直径选择过细，会使测最线路的电阻值增大。若选择粗直径的热电极丝，虽然可以提高热电偶的测温范围和寿命，但要延长响应时间。热电极丝长度的选择是由安装条件，主要是由插入深度决定的。综上所述，热电偶丝的直径与长度，虽不影响热电势的大小，但是它却直接与热电偶的使用寿命、动态响应特性及线路电阻有关，所以它的正确选择也是很重要的。热电偶的安装热电偶的安装应遵循如下原则：1.安装方向安装热电偶时，应尽可能保持垂直，以防保护管在高温下产生变形。若水平安装热电偶，则在高温下会因自重的影响而向下弯曲，可用耐火砖或耐热金属支架来支撑，以防止弯曲；测流体温度时，热电偶应与被测介质形成逆流，亦即安装时热电偶应迎着被测介质的流向插入，至少须与被测介质成正交。2.安装位置热电偶的测M端应处于能够真正代表被测介质温度的地方。如测量管道中流体的温度，热电偶工作端应处于管道中流速最大的地方，热电偶保护管的末端应越过管道中心线约5～10mm。热电偶的安装3.插入深度热电偶应有足够的插入深度。在实际测温过程中，如热电偶的插入深度不够，将会受到与保护管接触的侧壁或周围环境的影响而引起测量误差。对金属保护管热电偶，插入深度应为直径的15～20倍；对非金属保护管热电偶，插入深度应为直径的10～15倍。此外，热电偶保护管露在设备外的部分应尽可能短，最好加保温层，以减少热损失。4.细管道内流体温度的测量在细管道（直径小于80mm）内测温，往往因插入深度不够而引起测量误差，安装时应接扩大管，选择适宜部位安装，以减小或消除此项误差。热电偶的安装5.含大量粉尘气体的温度测量由于气体内含大献粉尘，对保护管的磨损严重，采用端部切开的保护筒。如采用铠装热电偶，不仅响应快，而且寿命长。6.负压管道中流体温度的测量热电偶安装在负压管道中，必须保证其密封性，以防外界冷空气吸入，使测量值偏低。7.接线盒安装导线及电缆等在穿管前应检查其有无断头和绝缘性能是否达到要求。管内导线不得有接头，否则应加接线盒。热电偶接线盒的盖子应朝上，以免雨水或其他液体的侵入，影响测量的准确度。8.如果被测物体很小，在安装时应注意不要改变原来的热传导及对流条件。热电偶的使用1.为减小测量误差，热电偶应与被测对象充分接触，使两者处于相同温度。2.保护管应有足够的机械强度，并可承受被测介质的腐蚀。保护管的外径越粗，耐热、耐腐蚀性越好，但热导性也越差。3.当保护管表面附着灰尘等物质时，将因热阻增加，使指示温度低于真实温度而产生误差，故应定期清洗。4.磁感应的影响。热电偶的信号传输线。在布线时应尽量避开强电区（如大功率的电机、变压器等），更不能与电网线近距离平行敷设。如果实在避不开，也要采取屏蔽措施或采用铠装线，并使之完全接地。若担心热电偶受影响时，可将热电极丝与保护管完全绝缘，并将保护管接地。热电偶的使用5.如在最高使用温度下长期工作，应注意热电偶材质发生变化而引起误差。6.冷端温度的补偿与修正热电偶的冷端必须妥善处理，保持恒定，补偿导线的种类及正、负极不要接错，补偿导线不应有中间接头，补偿导线最好与其他导线分开敷设。7.热电偶的焊接、清洗、定期检定与退火等应严格按照有关规定进行。热电偶常见故障及处理办法按照仪表接线图进行正确接线通电后，仪表先是显示仪表的热电偶分度号，接着显示仪表量程范围，再测仪表下排的数码管显示设定温度，仪表上排数码管显示测量温度。若仪表上排数码管显示不是发热体的温度，而显示“OVER”、“0000”或“000”等状况，说明仪表输入部位产生故障，应作如下试验：（1）把热电偶从仪表热电偶输入端拆下，再用任何一根导线把仪表热电偶输入端短路。通电时，仪表上排数码管显示值约为室温时，说明热电偶内部连线开路，应更换同类型热电偶。若还是以上所说的状况，说明仪表在运输过程中，仪表的输入端被损坏，要调换仪表。热电偶常见故障及处理办法（2）把上述故障仪表的热电偶拆去，换用旁边运行正常的同种分度号仪表上接入的热电偶，通电后，原故障仪表上排数码管显示发热体温度时，说明热电偶内部连线开路，更换同类型热电偶。若还是以上所说的状况，说明仪表在运输过程中，仪表的输入端被损坏，要更换仪表。（3）把有故障的热电偶从仪表上拆下来，用万用表放在