馬弗爐測(cè)溫精度測(cè)試

熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為熱端，溫度較低的一端為冷端，冷端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

熱電偶測(cè)量溫度準(zhǔn)確的前提條件是冷端溫度恒定與溫控表所處溫度保持一致。但是根據(jù)爐子的實(shí)際設(shè)計(jì)情況，熱電偶冷端通常處于加熱腔的外表面，隨著爐子溫度的升高，熱電偶冷端勢(shì)必會(huì)升高，如此對(duì)測(cè)量出來(lái)的溫度會(huì)造成誤差。

該試驗(yàn)的目的主要分析如何減小熱電偶冷端連接處溫度變化對(duì)測(cè)溫精度的影響。

國(guó)內(nèi)爐業(yè)界對(duì)于溫度準(zhǔn)確度的掌握沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為此我公司對(duì)所有自產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)電爐進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試，盡可能將誤差縮小到0。溫度誤差容易忽視的就是熱電偶的冷端溫度升高而造成的誤差，由熱電偶的測(cè)量原理可知，冷端溫度的變化直接影響測(cè)量的精度，國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)電爐在很大程度上忽略了這個(gè)小小的細(xì)節(jié)。對(duì)于1200℃的燒結(jié)爐，熱電偶冷端的連接處通常位于爐膛的外表面，隨著燒結(jié)爐溫度的升高，位于爐膛外表面的熱電偶冷端連接處的溫度也會(huì)相應(yīng)的升高，因此對(duì)于測(cè)量的溫度必然會(huì)造成誤差，誤差范圍通常在60℃以上，即使使用了溫度補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)也仍然會(huì)有10～30℃誤差，這對(duì)于溫度要求精度高的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，是不可取的。針對(duì)這一普遍現(xiàn)象，河南成儀公司針對(duì)此系列燒結(jié)爐采用了與熱電偶同材質(zhì)的延長(zhǎng)線(xiàn)直接連接到溫控表，如此雖然成本增加不少，但是卻能減小傳輸誤差。為了驗(yàn)證此方法是否能提高測(cè)量精度，我公司做了如下測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

熱電偶冷端與測(cè)量?jī)x表的連接通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)分為延伸型與補(bǔ)償型。延伸型與熱與熱電偶材料相同，K型延伸型用“KX”表示?？稍?/span>—40℃～200℃使用。導(dǎo)線(xiàn)材料是鎳鉻-鎳硅，與熱電偶材料一樣。而補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶材質(zhì)不同，但他們的熱電特性與熱電偶相近，K型補(bǔ)償型用“KC”表示?？稍?/span>—20℃～100℃中使用，材料采用的是銅-康銅。很明顯延伸型的使用范比補(bǔ)償型的要高一倍，但由于材料與熱電偶一樣，因此價(jià)格也比較昂貴。所以通常一些二流生產(chǎn)企業(yè)只采用廉價(jià)的補(bǔ)償型導(dǎo)線(xiàn)而忽略了所帶來(lái)的誤差。為了減少測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度，河南成儀公司K型熱電偶毅然采用了延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。

試驗(yàn)結(jié)果與分析

表1列出了實(shí)驗(yàn)的部分結(jié)果，圖1和圖2則是針對(duì)表一做的圖表：根據(jù)以上圖表觀察可以看到校準(zhǔn)熱電偶顯示溫度與燒結(jié)爐溫度有一定的差值，由圖1可知500℃之前誤差在3℃以?xún)?nèi)，而隨著爐膛溫度的逐漸升高到T1260A的工作溫度（500℃～1200℃），差值減小到0.8℃以?xún)?nèi)的溫差。這是因?yàn)閯傞_(kāi)始時(shí)，溫度較低，爐膛內(nèi)溫度受外界影響較大，校準(zhǔn)溫度點(diǎn)和爐體的測(cè)溫點(diǎn)之間的存在溫度差，而隨著爐膛內(nèi)溫度的逐漸升高到正常的工作溫度范圍，溫場(chǎng)更加均勻，溫差逐漸減小，后溫差減小到0.3℃。從開(kāi)始加熱到保溫3個(gè)小時(shí)后，燒結(jié)爐熱電偶冷端與延長(zhǎng)線(xiàn)連接處的溫度從22℃升到135℃，對(duì)測(cè)量溫度差并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的影響。因此我們河南成儀公司在采用K型延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的情況下，爐體本身的溫度誤差小于0.6℃，可以忽略不計(jì)，認(rèn)定為。

表1溫度測(cè)量數(shù)據(jù)表 

圖1兩溫度比較

圖2溫度差