摘要：本文在分析热电偶温度测量原理的基础上，重点探讨了热电偶温度计量的误差以产生原因，并针对不同类型误差提出了处置技术措施。
关键字： 热电偶，温度计量，误差原因，处置技术
温度是工业生产中的重要条件之一，也是很多生产及加工的主要影响参数。热电偶在温度测量中表现出明显的优势，属于可以直接开展测温的元件，通过将温度信号转化为电信号，并借由电气元器件显示具体的温度数据。但是在热电偶温度计使用过程中，受到使用操作和测试环境因素的影响，可能出现测量误差，影响温度测量准确度，为此需做好误差的处理、处置工作。
1 热电偶温度测量原理及技术优势
1.1 热电偶温度测量原理
热电偶归属于一次仪表的范畴，是一种能够直接对温度进行测量的感温元件，通常是由两种成分不同的导体构成的闭合回路。因导体的材质不同，当电子扩散达到稳定均衡之后，便会产生电动势，若是两端存在梯度温度，则回路中便会有电流产生，进而产生热电动势，温差的大小与热电动势的强弱有关，温差越大，产生的电流越大。通过测量热电动势即可得到具体的温度。所以，热电偶测温本质上是将热能转化为电能的转换装置。
1.2 热电偶温度计量技术优势
热电偶测温装置能够广泛应用于工业生产中，与其自身的测温性能和优势密不可分。具体来看，热电偶温度计量技术优势表现在以下几个方面：（1）这种装置本身具有非常宽的测量范围，其整体性能相对比较稳定；（2）热电偶在温度测量方面的精确度较高，由于测温的过程中，装置是与被测对象直接接触，因此，并不会受到中间介质的影响；（3）热电偶热响应时间比较快，对温度的变化能够在极短时间内作出反应，测试灵敏度高；（4）热电偶能够实现宽测温范围内的温度连续测量；（5）热电偶测温装置的结构简单，能够承受较大的压力，使用寿命长。
2 热电偶温度计量的误差原因与处置技术
调研中发现，在工业生产过程中使用热电偶测量温度，时常会出现测量不准、误差较大的问题，进而影响了测量的准确性。从该元器件的原理分析，应具有较强的抗干扰能力和测量精度。为此，本文重点探讨了导致误差出现的主要原因，并针对性的进行处置技术研究。
2.1 装置安装与传热原因导致的误差
结合上文中热电偶温度测量的原理和使用条件，在使用该仪器进行温度测量时，需要与被测量的介质直接接触，从另一个角度理解，测量温度需要将检测探头插入被测介质中，或者与被测介质保持良好的接触，这样才能保证热电偶元件从被测物质中吸收热能，从而升高自身温度，并通过热辐射的方式向低温区传导，在热力场达到平衡后，热电偶就能够准确得到介质的温度。需要格外注意的是，此时显示的温度并不是真是温度，因为在测量过程中，部分热量是散失掉了，空气与热电偶之间的热交换无法处于平衡状态，而是一种热量始终传递的状态。实验研究表明，测量过程中热电偶与外界环境介质之间的传热能力越强，则引发的测量误差越大。
（1）热辐射误差处置
通过上文的分析，外界环境和测量端之间始终存在的热辐射是引起热辐射误差的主要原因。对于这一问题，建议通过增加对流换热额降低辐射换热的手段进行处置。具体操作分析如下：沿管壁铺设隔热层，削弱热电偶测量部位和管壁之间的温差，或者加装一个屏蔽罩在热电偶测量端，两者的目的一致；如果是测量流体的温度，可以适当提升介质的流速或者加强扰动，以此增加流体介质的放热系数；选用直径更小的热电偶丝，目的是促进流体和热电偶电极之间形成跨流。
（2）导热误差处置
在测量温度较高的气态介质时，热电偶的测量端存在温度梯度，温度梯度会在测量端产生导热现象，进而引起测量温度和实际温度之间的偏离。结合大量的测量案例，可以看到，随着导热差的增加，测量误差逐渐升高。对于导热差引起的测量误差，可以通过降低导热、加强对流的方式处置。
具体做法分析如下：使用长径比更高的设备，改变热电偶传统倾斜安装方式，改为垂直安装，或者将热电偶安装在测量介质的弯曲位置；在安装过程中，应尽量保持气流方向与热电偶测量端方向一致，并选择介质流速最大的位置；在热电偶测量材料的选择中，尽量使用导热系数更小的材料。
2.2 热电特性不稳定导致的测量误差
（1）应力与污渍引起的测量误差
在深入分析热电偶生产加工工艺的基础上，热电偶丝需要经过多次的拉伸以满足制备要求，这一个过程中不可避免的在热电偶丝表面留下污渍。另一方面，在多次拉伸之后，热电偶丝内部也会存在不均匀的应力场，虽然使用加热、淬火工艺能够在一定程度上降低应力场的影响，但是淬火质量如果不达标，则可能残留一定的应力，进而引起测量误差，导致这一误差的主要因素是热电偶的温度梯度。调研中发现，如使用廉金属制备热电偶丝，则应该保证退火温度高于热电偶温度测量的使用上限，同时测量端的退火长度应高于使用是的插入深度，以此降低计量误差的影响。如果使用贵金属制备热电偶丝，应在加工过程中使用四硼酸钠清洗，减少热电偶丝表面的污渍。
（2）不均匀性引起的测量误差
使用均匀介质导体制成的热电偶，热电动势与两端的温度相关，如果使用的是非均匀介质导体制作，则会在热电偶内部产生不均匀电势，不均匀电势的大小受热电极温度梯度的影响，同时材料本身的不均匀程度也在一定程度上影响不均匀电势的大小。实验表明，由不均匀性产生的测量误差可达30-35℃。为避免不均匀性引起的测量误差，应使用均一性更好的材料，并加强制备过程的检测，确保加工误差在设定范围内。
2.3 参考端温度导致的测量误差
热电极是热电偶温度计测量的主要组成部分之一，热电极的材料与加工精度直接影响热电偶电动势的大小。结合测量工程实践，发现参考端的温度不会一直保持在0℃，而是出于波动状态，这就会导致测量误差的出现。参考端温度导致的测量误差可通过以下手段补正。
（1）依据热电动势补正
在常温条件下，在中间温度定律的指导下，测量参考端的温度，并查找电偶分度表中此温度下的电动势，然后与实测数值相加，得到测量端温度下的电动势，随后查的对应的温度便能得到实际温度。传统的补正方式需要人工手工完成，测量效率较低。随着计算机的普及，可以用相应的小程序或者专用软件进行补正，只需输入参考端温度就可得到实际温度数值，该方式在多点测量中能够显著提升测量效率。
（2）调整起始点
热电动势与热电偶的温度示数相对应，在开路测量线路中，可以调整热电偶指针“0”示数位置，预加一个电势。对于闭路测量线路，测量回路中的电动势会相互叠加，也可以通过调整起始点的方式去除干扰电动势。
（3）补偿器补偿
部分研究人员提出可以使用补偿器对热电偶温度计量误差进行补偿。补偿器采用不平衡电桥原理，使用锰铜丝加工三个桥臂，锰铜丝具有很小的温度系数，电阻值随温度变化波动很小。在平衡状态下，电桥不会输出任何电压；当温度变化时，三个桥臂的电阻值发生变化，此时输出不平衡电压。
3 结语
热电偶测温的精度较高，温度变化反馈灵敏，在工业生产温度测量中应用广泛。但是在实际使用中，热电偶温度测量受到多种因素的影响，造成测量不准的问题。为提升温度测量质量，应深入分析不同原因导致的误差，并对各项误差制定相应的处置技术，最大程度降低误差感染，提升温度测量能力。
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