溫度計(jì)量中熱電偶與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)有關(guān)的幾個(gè)問題

張 寧

（四川川鍋鍋爐有限責(zé)任公司，四川 成都 610400）

溫度計(jì)量中熱電偶與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)有關(guān)的幾個(gè)問題

張 寧

（四川川鍋鍋爐有限責(zé)任公司，四川 成都 610400）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，傳統(tǒng)溫度計(jì)量與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)生密切的關(guān)系。究竟如何構(gòu)造溫度計(jì)量與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)系，需要對(duì)溫度計(jì)量當(dāng)中熱電偶的工作原理、材質(zhì)材料、測(cè)量特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的了解和認(rèn)知，對(duì)二者之間的問題的研究和探討，能夠使得生產(chǎn)過程流程化、規(guī)范化、精確化，以保證生產(chǎn)測(cè)溫的快速性、準(zhǔn)確性、自動(dòng)性的測(cè)量和控制。

溫度計(jì)量；熱電偶與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；關(guān)系

溫度作為物體特征重要的參數(shù)之一，與人類生產(chǎn)、生活有著密切的關(guān)系，不可缺少。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)的高要求，在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，需要對(duì)相關(guān)對(duì)象進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)控制，在此維護(hù)生產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)環(huán)境下需要保持、控制溫度在一定的范圍，以利于生產(chǎn)活動(dòng)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品的出品率。因此，如何進(jìn)行溫度測(cè)量和環(huán)境控制，是在生產(chǎn)過程當(dāng)中需要著手研究的細(xì)節(jié)問題。針對(duì)于我們常說的溫度測(cè)量，其理論基礎(chǔ)是建立在熱平衡概念之上，兩個(gè)不同冷熱程度的物體相互接觸會(huì)產(chǎn)生熱傳遞，通過熱物體向冷物體進(jìn)行熱傳遞，最終冷熱物體達(dá)到相同的溫度。從目前溫度的檢測(cè)方式來看，有兩種檢測(cè)類別，一是接觸式測(cè)溫、二是非接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫采取溫度敏感元件與被檢測(cè)對(duì)象直接接觸的方式來進(jìn)行；其中熱電偶溫度計(jì)采用熱電偶為溫度敏感元件進(jìn)行溫度測(cè)量就是其中的一種。

1　熱電偶工作原理

在生產(chǎn)過程當(dāng)中，尤其是在社會(huì)文明發(fā)展不斷進(jìn)步的今天，在對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高的前提之下，溫度的測(cè)量和控制極其重要，其是保證生產(chǎn)產(chǎn)品出品率的重要因素之一；而在溫度測(cè)量過程當(dāng)中，我們常常使用熱電偶原件進(jìn)行溫度的測(cè)量，其原因在于熱電偶因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)加工便捷、使用穩(wěn)定、溫度測(cè)量精度較高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，使得其應(yīng)用極其廣泛，因此深受使用者的青睞。從熱電偶測(cè)量的方式來看，熱電偶可以被當(dāng)作一種具有敏感性強(qiáng)有源傳感器，而且在測(cè)量的過程當(dāng)中不需要外加電源，使用非常便利。從熱電偶測(cè)量的工作原理來看，其測(cè)量溫度就是通過兩種不同成分材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路。在閉合回路當(dāng)中，如果熱電偶兩端存在溫度差異，就會(huì)導(dǎo)致在回路當(dāng)中產(chǎn)生一定大小的電流，電流在流動(dòng)的過程當(dāng)中，就會(huì)在熱電偶兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)我們稱它為熱電勢(shì)。在閉合回路所形成的熱電勢(shì)作用下，一般來說，我們可以通過溫度較高的工作端和溫度較低的自由端熱電勢(shì)與溫度所形成的函數(shù)關(guān)系來制成熱電偶分度表，由此來進(jìn)行溫度測(cè)量，值得注意的是每一種不同的熱電偶都有不同的熱電偶分度表。

2　熱電偶測(cè)量需要注意的問題

熱電偶作為溫度敏感原件對(duì)溫度測(cè)量，是依據(jù)在閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)的差異來進(jìn)行的。從某一個(gè)方面來說，熱電偶我們可以把它當(dāng)作簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換器，其將熱能轉(zhuǎn)換成為電能。由此我們需要從熱電偶的特征和特點(diǎn)上注意各方面的問題。一是我們所說的熱電勢(shì)并非熱電偶冷端與工作端溫度差的函數(shù)，而是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，這兩者在概念上需要清晰掌握，切勿混淆。二是熱電偶制作材料呈現(xiàn)均勻狀態(tài)，其所產(chǎn)生熱電勢(shì)均與熱電偶生產(chǎn)材料所包含的成分和熱電偶兩端的溫差相互關(guān)聯(lián)，但與熱電偶原件本身的外形構(gòu)造沒有任何聯(lián)系。三是一旦熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份被確定，那么也就是說熱電偶的熱電勢(shì)強(qiáng)弱只是和熱電偶的溫度差發(fā)生關(guān)系；如果熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。熱電偶測(cè)量需要關(guān)注上述三個(gè)問題，對(duì)問題的了解和認(rèn)知有助于實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中的溫度測(cè)量與把握。

3　熱電偶與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)系

在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，常常使用熱電偶溫度測(cè)量器來進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)過程當(dāng)中的溫度測(cè)量與控制。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造一般來說包括三個(gè)組成硬件部分，一是溫度檢測(cè)模塊，是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中必要的組成部分，用于溫度的檢測(cè)。二是單片機(jī)主控模塊，是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中的核心部分，用以整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)配和控制。三是顯示模塊，顯示是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中直觀的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，是人機(jī)交流銜接部分。的這三個(gè)模塊部分共同組成了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)整個(gè)的硬件構(gòu)造。熱電偶就是其中溫度檢測(cè)模塊重要的組成部分。我們?cè)谠O(shè)計(jì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，需要明確與熱電偶有關(guān)的問題，這些問題產(chǎn)生與發(fā)展為實(shí)際生產(chǎn)過程有密切關(guān)系，它們一方面體現(xiàn)在生產(chǎn)產(chǎn)品等類別，不同的生產(chǎn)產(chǎn)品需要不同質(zhì)地的熱電偶原件，根據(jù)實(shí)際需要來選擇考慮耐磨耐碰、考慮體積大小、考慮封裝形式多樣性、防水抗震等，以便于自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)的溫度檢測(cè)模塊安裝方便。第二方面根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程考慮熱電偶材料的敏感性，也就是反應(yīng)靈敏度。在實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，溫度測(cè)量如果屬于精確測(cè)量，所需的熱電偶原件材質(zhì)必須具有相對(duì)的敏感性和響應(yīng)速度。在冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制等等領(lǐng)域，出于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，需要考慮自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)建立實(shí)際的生產(chǎn)成本，以保證經(jīng)濟(jì)性。第三方面我們?cè)谶x擇并使用熱電偶原件時(shí)，需要與檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)置的處理芯片的物理化學(xué)性能相互匹配，并且在接口方式上進(jìn)行有效對(duì)接，以保證通信的流暢性。第四方面針對(duì)于不同的生產(chǎn)環(huán)境，需要考慮熱電偶材料的測(cè)溫范圍，溫差較大的環(huán)境需要使用測(cè)溫更寬的熱電偶，用以保證其精確度和可靠性，并且要注意熱電偶的使用環(huán)境對(duì)溫度測(cè)量的影響。

結(jié)語

在未來社會(huì)，生產(chǎn)速度、效率的提高是必然的趨勢(shì)，由此在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，自動(dòng)化的程度也越來越大。由此自動(dòng)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用將成為生產(chǎn)過程當(dāng)中普遍的現(xiàn)象，而在自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，測(cè)溫的手段和過程是其硬件結(jié)構(gòu)重要的組成部分，需要我們對(duì)測(cè)溫當(dāng)中熱電偶的使用性能進(jìn)行分辨和了解，這樣才能保證生產(chǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，維護(hù)正常的生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)行。

［1］朱國(guó)良，鄭楨德.用熱電偶測(cè)溫應(yīng)注意的問題［J］.機(jī)床，1983（06）.

［2］劉令普，何湃，周洪玉.提高熱電偶測(cè)溫上限的研究［J］.哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992（03）.

［3］趙保軍，臧懷剛，王洪瑞，焦曉紅.TP801A 與STD機(jī)通訊接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，1993（04）.

［4］劉令普，何湃，周洪玉.提高熱電偶測(cè)溫上限的研究［J］.哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992（03）.

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