熱電偶的接線問(wèn)題

在材料的熱處理（加工）過(guò)程中，常需要對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，以便對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行平穩(wěn)地控制。尤其是實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)所測(cè)量的溫度的準(zhǔn)確度要求很高。在這些領(lǐng)域溫度的測(cè)量通常采用熱電偶傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。熱電偶本身具有經(jīng)濟(jì)、測(cè)量誤差小等優(yōu)點(diǎn)。由于熱電偶在測(cè)量中產(chǎn)生的電信號(hào)是毫伏級(jí)的，若在熱電偶與測(cè)量設(shè)備的導(dǎo)線連接點(diǎn)上處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。尤其在現(xiàn)場(chǎng)處理溫度測(cè)量值困難，需要將不同的測(cè)量點(diǎn)的信號(hào)集中引到中心測(cè)量站來(lái)分析時(shí)，或在熱處理過(guò)程中，需對(duì)幾個(gè)測(cè)溫點(diǎn)同時(shí)并行監(jiān)測(cè)或模擬分析時(shí)，需要在熱電偶回路中通過(guò)接點(diǎn)引線，此時(shí)必須保證在測(cè)量點(diǎn)和測(cè)量設(shè)備之間的電路的所有材料特性一致且連接點(diǎn)無(wú)誤差，才能避免電路產(chǎn)生的任何測(cè)量誤差。

熱電偶的測(cè)溫范圍可從-200℃∽1600℃，不同型號(hào)的熱電偶的測(cè)溫范圍也不同。按組成熱電偶的材料副的不同，可分為J、K、T型等型號(hào)，見(jiàn)表1。 表1 常見(jiàn)的熱電偶型號(hào) 熱電偶型號(hào) 材料副 溫度范圍（℃） 熱偶電壓（mV） J Fe-CuNi -210∽1200 -8.1∽69.5 K Ni-CrNi -200∽1372 -5.9∽54.9 T Cu-CuNi -200∽400 -5.6∽20.9 R Pt-PtRh13 -50∽1768 -0.2∽21.1 B PtRh6-PtRh30 -60∽1820 -0.006∽13.8 S Pt-PtRh10% -50∽1768 -0.2∽18.7 熱電偶是由二種不同材料的金屬絲組成的（例如銅線和銅鎳合金線）。它們的一端通過(guò)焊接或 搭接成一點(diǎn)作為測(cè)溫頭，另一端彼此絕緣地連接到測(cè)量設(shè)備上。當(dāng)熱作用于測(cè)溫頭時(shí)，在這兩種不同的材料之間就會(huì)產(chǎn)生一種可測(cè)量的熱偶電壓（電子熱運(yùn)動(dòng)力）。通過(guò)檢測(cè)這個(gè)電壓就可以獲得測(cè)量點(diǎn) 處的溫度變化情況。如圖1所示。

圖1 由于不同的金屬材料副在一定的溫度下具有不同的電子熱運(yùn)動(dòng)力，因此各種熱電偶的測(cè)溫范圍各不相同。例如由鎳/鎳鉻合金材料組成的熱電偶 的測(cè)溫范圍為0∽1200℃，而由銅/銅鎳合金組成 的測(cè)溫范圍為-200℃∽600℃。

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶可傳輸?shù)拈L(zhǎng)度（從測(cè)量點(diǎn)到測(cè)量設(shè)備的距離）已由設(shè)計(jì)定型，然而現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)遇到所需傳輸距離超過(guò)其有限的傳輸長(zhǎng)度。為此就必須采用相同的導(dǎo)體材料將其延伸，而作為連接器件——接線端子就不可避免地被應(yīng)用?？煽康慕泳€方法 是采用特殊材料制成的熱電偶接線端子。不同型號(hào)的熱電偶應(yīng)用不同型號(hào)的專(zhuān)用端子（見(jiàn)表2）。

表2 熱電偶端子型號(hào) 熱電偶型號(hào) 熱電偶端子型號(hào)

T MTKD-CU/CUNI J MTKD-FE/CUNI E MTKD-NICR/CUNI K MTKD-NICR/NI R MTKD-E-CU/A-CU B MTKD-S-CU/E-CU

市面上的通用接線端子不能用于熱電偶的接線，因?yàn)槎俗觾?nèi)的導(dǎo)流條通常是用專(zhuān)用銅材料（如電解銅）制成的，與組成熱電偶 的銅材料不同。一旦用它接入熱電偶電路中，每個(gè)接點(diǎn)就相當(dāng)于由兩種不同的材料連接在一起，即形成了新的熱電偶 。 與通用的組合接線端子按片提供不同，熱電偶接線端子是成對(duì)提供的。每對(duì)熱電偶端子的導(dǎo)流條是由不同的金屬材料做成的。針對(duì)不同型號(hào)的熱電偶，相應(yīng)有不同的接線端子。熱偶端子內(nèi)所用的 導(dǎo)電材料應(yīng)與組成熱電偶的導(dǎo)電材料完全一致，從而確保熱電偶信號(hào)在傳遞過(guò)程中的準(zhǔn)確性。

圖2 通過(guò)熱電偶接線端子可將熱電偶的輸出端長(zhǎng)距離地延長(zhǎng)，而不會(huì)產(chǎn)生任何值得關(guān)注的測(cè)量誤差。當(dāng)然，如果要傳輸?shù)木嚯x很遠(yuǎn)，就不能采用這種方法，而應(yīng)首先將熱偶電壓通過(guò)一種溫度信號(hào)變送 器進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大后，再傳輸。溫度傳感器的電壓信號(hào)可通過(guò)菲尼克斯的溫度變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)0∽20mA或0∽10V信號(hào)輸出