K分度熱電偶溫度傳感器

熱電偶溫度傳感器相關一、熱電偶溫度傳感器介紹溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結構簡單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動態(tài)溫度的測量。二、熱電偶的測溫原理兩種不同的導體或半導體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導體A和B的連接處溫度不同（設T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應。其原理圖見圖1所示。圖1熱電效應原理圖回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。接觸電勢接觸電勢原理圖見圖2所示。圖2接觸電勢原理圖其計算公式為：eAB(T)——導體A、B結點在溫度T時形成的接觸電動勢；e——單位電荷，e=1.6×10-19C；k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K；NA、NB——導體A、B在溫度為T時的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導體中的電子密度有關。溫差電勢圖3溫差電勢原理圖其公式如下：eA(T，T0)——導體A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；T，T0——高低端的絕對溫度；σA——湯姆遜系數(shù)，表示導體A兩端的溫度差為1℃時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0℃時，銅的σ=2μV/℃。3.回路總電勢由導體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果T＞T0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢：NAT、NAT0——導體A在結點溫度為T和T0時的電子密度； NBT、NBT0——導體B在結點溫度為T和T0時的電子密度；σA、σB——導體A和B的湯姆遜系數(shù)。圖4回路總電勢根據(jù)電磁場理論得：由于NA、NB是溫度的單值函數(shù)：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=f(T)-C=g(T)在工程應用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關系并做成表格，以供備查。由公式可得：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T)-EAB(0)-[EAB(T)-EAB(T0)]=EAB(T，0)-EAB(T0，0)熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為T和零度以及T0和零度的熱電勢之差。結論(4點)：熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關；與熱電偶的長度、粗細無關；只有用不同性質的導體(或半導體)才能組合成熱電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當A、B兩種導體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0；只有當熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生；導體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。對于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，接點溫度分別為T1、T2、…、Tn，冷端溫度為零度的熱電勢。其熱電勢為E=EAB（T1）+EBC（T2）+…+ENA（Tn）三、熱電偶回路的性質1.均質導體定律由一種均質導體組成的閉合回路，不論其導體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定是非均質的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。2.中間導體定律一個由幾種不同導體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。如圖5，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則圖5三種不同導體組成的熱電偶回路兩點結論：l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如圖，則圖a中的A、C接點2與C、A的接點3，均處于相同溫度T0之中，此回路的總電勢不變，即 EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2）如果任意兩種導體材料的熱電勢是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們相互間熱電勢的關系為：EAB（T,T0）=EAC（T,T0）+ECB（T,T0）熱電偶的常用材料與結構熱電偶材料應滿足：物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變；化學性能穩(wěn)定，以保證在不同介質中測量時不被腐蝕；熱電勢高，導電率高，且電阻溫度系數(shù)小便于制造；復現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。熱電偶常用材料鉑—鉑銠熱電偶(S型)分度號LB—3工業(yè)用熱電偶絲：Φ0.5mm，實驗室用可更細些。正極：鉑銠合金絲,用90％鉑和10％銠(重量比)冶煉而成。負極：鉑絲。測量溫度：長期：1300℃、短期：1600℃。特點：材料性能穩(wěn)定，測量準確度較高；可做成標準熱電偶或基準熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。測量溫度較高，一般用來測量1000℃以上高溫。在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵蝕，需要用保護套管。材料屬貴金屬，成本較高。熱電勢較弱。鎳鉻—鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型)分度號EU—2工業(yè)用熱電偶絲：Φ1.2~2.5mm，實驗室用可細些。正極：鎳鉻合金(用88.4～89.7％鎳、9～10％鉻，0.6％硅，0.3％錳，0.4～0.7％鈷冶煉而成)。負極：鎳硅合金(用95.7～97％鎳,2～3％硅,0.4～0.7％鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000℃，短期1300℃。特點：價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應用。高溫下抗氧化能力強，在還原性氣體和含有SO2，H2S等氣體中易被侵蝕。復現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。鎳鉻—考銅熱電偶(E型)分度號為EA—2工業(yè)用熱電偶絲:Ф1.2～2mm，實驗室用可更細些。正極：鎳鉻合金。負極：考銅合金（用56％銅，44％鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600℃，短期800℃。特點：價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應用。在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變質，適于在還原性或中性介質中使用。鉑銠30—鉑銠6熱電偶(B型)分度號為LL—2正極：鉑銠合金（用70％鉑，30％銠冶煉而成）。負極：鉑銠合金（用94％鉑，6％銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600℃，短期可達1800℃。特點：材料性能穩(wěn)定，測量精度高。還原性氣體中易被侵蝕。低溫熱電勢極小，冷端溫度在50℃以下可不加補償。成本高。幾種持殊用途的熱電偶（1）銥和銥合金熱電偶如銥50銠—銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達2100℃的高溫。（2）鎢錸熱電偶是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫熱電偶，可使用在真空惰性氣體介質或氫氣介質中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍300～2000℃分度精度為1％。（3）金鐵—鎳鉻熱電偶主要用在低溫測量，可在2～273K范圍內使用，靈敏度約為10μV／℃。（4）鈀—鉑銥15熱電偶是一種高輸出性能的熱電偶，在1398℃時的熱電勢為47.255mV，比鉑—鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應用于航空工業(yè)。（5）鐵—康銅熱電偶，分度號TK靈敏度高，約為53μV/℃，線性度好，價格便宜，可在800℃以下的還原介質中使用。主要缺點是鐵極易氧化，采用發(fā)藍處理后可提高抗銹蝕能力。6）銅—康銅熱電偶，分度號MK熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43μV/℃。復現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K～473K的低溫實驗室測量中。2.常用熱電偶的結構類型a．工業(yè)用熱電偶圖6為典型工業(yè)用熱電偶結構示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護套管以及接線盒等部分組成。實驗室用時，也可不裝保護套管，以減小熱慣性。圖6工業(yè)熱電偶結構示意圖1－接線盒；2－保險套管3―絕緣套管4―熱電偶絲b．鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶）斷面如圖7所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。優(yōu)點是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。測溫范圍在1100℃以下的有：鎳鉻—鎳硅、鎳鉻—考銅鎧裝式熱電偶。圖7鎧裝式熱電偶斷面結構示意圖1—

金屬套管;2—絕緣材料;3—熱電極(a)—碰底型;(b)—不碰底型;(c)—露頭型;(d)—帽型五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗1.熱電偶的選擇、安裝使用熱電偶的選用應該根據(jù)被測介質的溫度、壓力、介質性質、測溫時間長短來選擇熱電偶和保護套管。其安裝地點要有代表性，安裝方法要正確，圖8是安裝在管道上常用的兩種方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶常與毫伏計連用（XCZ型動圈式儀表）或與電子電位差計聯(lián)用，后者精度較高，且能自動記錄。另外也可通過與溫度變送器經(jīng)放大后再接指示儀表，或作為控制用的信號。圖8熱電偶安裝圖2.熱電偶的定期校驗校驗的方法是用標準熱電偶與被校驗熱電偶裝在同一校驗爐中進行對比，誤差超過規(guī)定允許值為不合格。圖為熱電偶校驗裝置示意圖，最佳校驗方法可由查閱有關標準獲得。工業(yè)熱電偶的允許偏差，見表1。表1工業(yè)熱電偶允許偏差六、熱電偶常見故障誤差分析以及解決方案正確使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數(shù)值，保證產(chǎn)品合格，而且還可節(jié)省熱電偶的材料消耗，既節(jié)省資金又能保證產(chǎn)品質量。如果安裝不正確，會產(chǎn)生熱導率和時間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。1.安裝不當引入的誤差熱電偶不應裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍，安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度。熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質，致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質堵塞，以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性。熱電偶的安裝應盡可能避開強磁場和強電場，不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差。熱電偶不能安裝在被測介質很少流動的區(qū)域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2.絕緣變差而引入的誤差如熱電偶保護管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上百度。3.熱惰性引入的誤差由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準確地測量溫度，應當選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時校正及更換。4.熱阻誤差高溫時，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。七、測量誤差的主要影響因素1.插入深度的影響(1)測溫點的選擇熱電偶安裝位置，即測溫點的選擇是最重要的。測溫點的位置，對于生產(chǎn)工藝過程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。(2)插入深度熱電偶插入被測場所時，沿著傳感器的長度方向將產(chǎn)生熱流。當環(huán)境溫度低時就會有熱損失，致使熱電偶與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差。總之，由熱傳導而引起的誤差，與插入深度有關。而插入深度又與保護管材質有關。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應深一些(約為直徑的15～20倍)，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些(約為直徑的10～15倍)。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態(tài)有關，如流動的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入可淺一些，具體數(shù)值應由實驗確定。2.響應時間的影響接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此，在測溫時需保持一定時間，才能使兩者達到熱平衡。而保持時間的長短，同測溫元件的熱響應時間有關。而熱響應時間主要取決于傳感器結構及測量條件，差別極大。對于氣體介質，尤其是靜止氣體，至少應保持30min以上才能達到平衡；對于液體而言，最快也要在5min以上。對于溫度不斷變化的被測場所，尤其是瞬間變化過程，全過程僅1s，則要求傳感器的響應時間在毫秒級。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后，而且也會因達不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。最好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外，熱電偶的測量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細，測量端直徑越小，其熱響應時間越短。測溫元件熱響應誤差可通過下式確定。Δθ=Δθ0exp(-t/t)式中Δθ——在t時刻，測溫元件引起的誤差，K或℃Δθ0——“t=0”時刻，測溫元件引起的誤差，K或℃t——測量時間，sτ——時間常數(shù)，sε——自然對數(shù)的底(2.718)因此，當t=τ時，則Δθ=Δθ0/e即為0.368，如果當t=2τ時，則Δθ=Δθ0/e2即為0.135。當被測對象溫度以一定速度α(k/s或℃/s)上升或下降時，經(jīng)過足夠時間后，所產(chǎn)生的響應誤差可用下式表示：Δθ∞=-ατ式中Δθ∞—經(jīng)過足夠時間后，測溫元件引起的誤差由式(2)可以看出，響應誤差與時間常數(shù)(τ)成正比。為了提高檢定效率許多企業(yè)采用自動檢定裝置，對入廠熱電偶進行檢定，但是，該裝置也并非十分完善。二汽變速箱廠熱處理車間就發(fā)現(xiàn)如果在400℃點的恒溫時間不夠，達不到熱平衡，就容易發(fā)生誤判。3.熱輻射的影響插入爐內用于測溫的熱電偶，將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內氣體是透明的，而且，熱電偶與爐壁的溫差較大時，將因能量交換而產(chǎn)生測溫誤差。在單位時間內，兩者交換的輻射能為P，可用下式表示：P=σε(Tw4-Tt4)(3)式中σ——斯忒藩—波爾茲常數(shù)ε——發(fā)射率Tt——熱電偶的溫度，KTw——爐壁的溫度，K在單位時間內，熱電偶同周圍的氣體(溫度為T)，通過對流及熱傳導也將發(fā)生熱量交換的能量為P'P'=αA(T-Tt)(4)式中α——熱導率A——熱電偶的表面積在正常狀態(tài)下，P=P'，其誤差為：Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/αA(5)對于單位面積而言其誤差為Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/α(6)因此，為減少熱輻射誤差，應增大熱傳導，并使爐壁溫度Tw盡可能接近熱電偶溫度Tt。另外，在安裝時還應注意：熱電偶安裝位置應盡可能避開從固體發(fā)出的熱輻射，使其不能輻射到熱電偶表面；熱電偶最好帶有熱輻射遮蔽套。4.熱阻抗增加的影響在高溫下使用的熱電偶，如果被測介質為氣態(tài)，那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護管的熱阻抗增大；如果被測介質是熔體，在使用過程中將有爐渣沉積，不僅增加了熱電偶的響應時間，而且還使指示溫度偏低。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經(jīng)常抽檢也是必要的。例如，進口銅熔煉爐，不僅安裝有連續(xù)測溫熱電偶，還配備消耗型熱電偶測溫裝置，用于及時校準連續(xù)測溫用熱電偶的準確度。八、熱電偶測溫應注意的事項1.熱電偶絲不均質影響(1)熱電偶材質本身不均質熱電偶在計量室檢定時，按規(guī)程要求，插入檢定爐內的深度只有300mm。因此每支熱電偶的檢定結果，確切地說只能體現(xiàn)或主要體現(xiàn)出從測量端開始300mm長偶絲的熱電行為，然而當熱電偶較長時，則大部分偶絲處于高溫區(qū)，如果熱電偶絲是均質的，那么依據(jù)均質回路定則，測量結果與長度無關。然而，熱電偶絲并非均質，尤其是廉金屬熱電偶絲其均質性較差，又處于具有溫度梯度的場合，那么其局部將產(chǎn)生熱電動勢，該電動勢稱為寄生電勢。由寄生電勢引起的誤差稱為不均質誤差。在現(xiàn)有貴金屬、廉金屬熱電偶檢定規(guī)程中，對熱電偶的不均質尚未作出規(guī)定，只有在熱電偶絲材標準中，對熱電偶絲的不均勻性有一定要求。對廉金屬熱電偶采用首尾檢定法求出不均勻熱電動勢。正規(guī)熱電偶絲材生產(chǎn)廠，均按國家標準要求，生產(chǎn)出不均勻熱電動勢符合要求的產(chǎn)品。(2)熱電偶絲經(jīng)使用后產(chǎn)生的不均質對于新制熱電偶，即使是不均勻熱電動勢能滿足要求，但是，反復加工、彎曲致使熱電偶產(chǎn)生加工畸變，也將失去均質性；且使用中熱電偶長期處于高溫下也會因偶絲的劣化而引起熱電動勢變化，如插入工業(yè)爐中的熱電偶，將沿偶絲長度方向發(fā)生劣化，并隨溫度增高，劣化增強，當劣化的部分處于具有溫度梯度的場所，也將產(chǎn)生寄生電動勢疊加在總熱電動勢中而出現(xiàn)測量誤差。作者在實踐中發(fā)現(xiàn)有的熱電偶經(jīng)計量部門檢定合格的產(chǎn)品(多為廉金屬熱電偶)到現(xiàn)場使用時卻不合格，再返回到計量部門檢定仍然合格，其中主要原因是偶絲不均質引起的。生產(chǎn)熱電偶的技術人員都切身體會到，熱電偶的不合格率也隨其長度的增加而增加，皆是受熱電偶絲材不均質的影響?？傊?，由不均質即寄生電動勢引起的誤差，取決于熱電偶絲自身的不均質程度及溫度梯度的大小，對其定量極其困難。2.鎧裝熱電偶的分流誤差(1)分流誤差瓦軸集團滲碳爐用鎧裝熱電偶，僅使用一周就不準了。為探討原因，作者曾到現(xiàn)場考察，并未發(fā)現(xiàn)異常，且從爐子上取下來經(jīng)計量室檢定結果合格。那么問題何在呢？最后，根據(jù)該支熱電偶的現(xiàn)場安裝特點，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述問題是鎧裝熱電偶的分流誤差造成的。所謂分流誤差即用鎧裝熱電偶測量爐溫時，當熱電偶中間部位有超過800℃的溫度分布存在時，因其絕緣電阻下降，熱電偶示值出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。依據(jù)均質回路定則，用熱電偶測溫只與測量端與參考端兩端溫度有關，與中間溫度分布無關。但因鎧裝熱電偶絕緣物是粉末狀MgO，溫度每升高100℃，其絕緣電阻下降一個數(shù)量級，當中間部位溫度較高時，必定有漏電流產(chǎn)生，使在熱電偶輸出電勢中有分流誤差出現(xiàn)。(2)分流誤差產(chǎn)生的條件將鎧裝熱電偶水平插入爐內，其規(guī)格及實驗條件為：直徑Φ4.8mm，長度為25m，中間部位加熱帶的長度為20m，溫度為1000℃。本次實驗中，熱電偶的測量端與中間部位溫差為200℃。如果測量端溫度高于中間部位，則產(chǎn)生負誤差；相反，則產(chǎn)生正誤差。如果兩者的溫差為200℃，那么，分流誤差約為100℃。這是絕對不能忽視的，分流誤差的產(chǎn)生條件與鎧裝熱電偶種類和直徑等因素有關。3.分流誤差的影響因素及對策高溫下鎧裝熱電偶產(chǎn)生分流誤差的現(xiàn)象，正在引起人們的重視，因此有必要了解分流誤差的影響因素，并采取適當對策以減少或消除分流誤差的影響。(1)鎧裝熱電偶直徑對于長度為9m的K型鎧裝熱電偶(MgO絕緣)，只將熱電偶中間部位加熱。實驗結果表明：分流誤差的大小與其直徑的平方根成反比(直徑過細，不遵守此規(guī)律)，即直徑越細，分流誤差越大。當中間部位溫度高于800℃時，對于Φ3.2mm鎧裝熱電偶將產(chǎn)生分流誤差。但對于Φ6.4mm及Φ8mm鎧裝熱電偶，當中間部位的溫度為900℃時，仍未發(fā)現(xiàn)分流誤差。對于Φ6.4mm(熱電極絲直徑為Φ1.4mm)與Φ8mm(熱電極絲直徑為Φ2.0mm)的鎧裝熱電偶，當中間部位溫度為1100℃時，直徑為Φ8mm的鎧裝熱電偶產(chǎn)生的分流誤差僅為Φ6.4mm的一半。此數(shù)值(50%)近似于兩種鎧裝熱電偶電極絲直徑的平方比(1.42/2.02)，而電極絲直徑平方比，即為電極絲的電阻比。因此，為了減少分流誤差，應盡可能選用粗直徑的鎧裝熱電偶。(2)中間部位的溫度如中間部位的溫度超過800℃，有可能產(chǎn)生分流誤差，其大小將隨溫度的升高呈指數(shù)關系增大。因此除測量端外，其他部位應盡可能避免超過800℃。當中間部位加熱帶溫度高于800℃時，其加熱帶的長度越長，距離測量端越遠，分流誤差越大。因此，應盡可能縮短加熱帶長度，且不要在遠離測量端處加熱，以減少分流誤差。(3)熱電偶絲的電阻當鎧裝熱電偶的直徑相同時，分流誤差將隨熱電偶絲的電阻增大而增加。因此，采用電阻小的熱電偶絲更好。例如：直徑相同的S型鎧裝熱電偶同K型熱電偶相比，其分流誤差減少40%。因此，可采用S型熱電偶測量爐內溫場分布，費用雖高，但較準確。(4)絕緣電阻高溫下氧化物電阻率將隨溫度升高呈指數(shù)降低，分流誤差大小主要取決于高溫部分的絕緣性能，絕緣電阻越低，越容易產(chǎn)生分流誤差。當絕緣電阻增加10倍或減少至1/10時，其分流誤差也隨之減少至1/10或增大10倍。為減少分流誤差，應盡可能采用直徑粗的鎧裝熱電偶，增加絕緣層厚度。如上述措施無效時，只好采用裝配式熱電偶。4.短程有序結構變化(K狀態(tài))的影響K型熱電偶在250～600℃溫度范圍內使用時，由于其顯微結構發(fā)生變化，形成短程有序結構，因此將影響熱電勢值而產(chǎn)生誤差，這就是所謂K狀態(tài)。它是Ni-Cr合金特有的晶格變化，當Cr含量在5～30%范圍內存在著原子晶格的有序→無序轉變由此而引起的誤差，因Cr含量及溫度的不同而變化。將K型熱電偶從300℃加熱至800℃，每50℃取一點，測量該點電勢。在450℃時偏差最大可達4℃，在350～600℃范圍內，均為正偏差。由于K狀態(tài)的存在，使K型熱電偶在升溫或降溫檢定結果不一致，故在廉金屬熱電偶檢定規(guī)程中明文規(guī)定檢定順序：由低溫向高溫逐點升溫檢定；而且在400℃檢定點，不僅傳熱效果不佳，難以達到熱平衡，又恰好處于K狀態(tài)誤差最大范圍。因此，對該點判定合格與否時應很慎重。Ni-Cr合金短程有序結構變化的現(xiàn)象，不僅存在于K型，而且在E型熱電偶正極中也有此現(xiàn)象，但作為變化量E型熱電偶僅為K型的2/3?？傊?，K狀態(tài)與溫度、時間有關，當溫度分布或熱電偶位置變化時，其偏差也會發(fā)生很大變化，故難以對偏差大小作出準確評價。5.使用氣氛的影響(1)選擇性氧化對于含F(xiàn)e的Ni-Cr合金，如氧分壓低于特定值，則同O2親和力大的Cr將發(fā)生選擇性氧化，這是Ni-Cr合金特有的晶界氧化。如用顯微鏡觀察外表面氧化層，可看到綠色析出物，這種現(xiàn)象通常稱為“綠蝕”。尤其是當溫度在800～1050℃范圍內，體系內又含有CO、H2等還原性氣體時，K型熱電偶的正極更容易發(fā)生選擇性氧化。這種因Cr含量降低而引起熱電勢偏低，已成為K型熱電偶在熱處理行業(yè)長期使用的限制因素。如采用的氣體很純，且系統(tǒng)中不含氧，可延長熱電偶使用壽命；可如熱電偶絲表面有氧化層時，仍可為Cr的選擇性氧化提供足夠的氧。因此，在非氧化性氣氛中使用時，應采用干凈、拋光的偶絲。同時，應盡可能避免在帶有微量氧的惰性氣體或氧分壓很低的空氣中使用。當保護管長度與直徑較大時(即保護管很細)，由于空氣循環(huán)不良，形成缺氧狀態(tài)，其殘余的少量氧仍可為Cr的選擇性氧化提供條件。(2)選擇性氧化的對策為防止或減緩K型熱電偶因選擇性氧化而引起劣化，除在材質方面加以改善外，還應在熱電偶結構上采取相應對策：(a)選擇對氧親和力較Cr更強的金屬作為吸氣劑，封入保護管內，防止Cr發(fā)生選擇性氧化，也可采用增加保護管直徑或吹氣的方法增加氧含量。(b)裝配式熱電偶實體化。作者開發(fā)的專利產(chǎn)品—實體型滲碳爐用熱電偶，即開發(fā)出具有密封結構的裝配式熱電偶，可防止Cr發(fā)生選擇性氧化，經(jīng)瓦軸集團、一汽、二汽、易普森工業(yè)爐、沈重、沈齒、錢江摩托等十幾家企業(yè)多年使用證明，此方案有效。使用壽命在12個月以上，用戶很滿意。(3)使用氣氛的影響熱電偶的穩(wěn)定性，因使用溫度、氣氛不同，對同一種傳感器，如K型熱電偶的最高使用溫度也因直徑不同而變化，直徑相同的K型熱電偶也因結構的不同，其穩(wěn)定性也有很大差異。在選擇熱電偶時，必須針對使用條件考慮：常用溫度及最高使用溫度；氧化還原等使用氣氛；抗振動性能。對于裝配式熱電偶而言，氣氛的影響，首先取決于保護管材質及熱電偶結構，因此，熟悉、掌握各種保護管材料的物理、化學性能是很必要的。例如：在粉末冶金行業(yè)中，常用鉬管作為熱電偶保護管，在1600℃的H2氣氛下，使用效果較好。然而，鉬管在氧化性氣氛下，很短時間就因氧化而蝕損。其次，應根據(jù)使用氣氛，選擇合適的熱電偶，在1300℃以上的氧化性氣氛中，選擇鉑銠熱電偶，在還原性、真空條件下采用鎢錸熱電偶較