马弗炉测温精度测试

马弗炉测温精度测试

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为热端，温度较低的一端为冷端，冷端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

热电偶测量温度准确的前提条件是冷端温度恒定与温控表所处温度保持一致。但是根据炉子的实际设计情况，热电偶冷端通常处于加热腔的外表面，随着炉子温度的升高，热电偶冷端势必会升高，如此对测量出来的温度会造成误差。

该试验的目的主要分析如何减小热电偶冷端连接处温度变化对测温精度的影响。

国内炉业界对于温度准确度的掌握没有发现相关测量数据和计量校准数据，为此我公司对所有自产的实验电炉进行内部测试，尽可能将误差缩小到0。温度误差容易忽视的就是热电偶的冷端温度升高而造成的误差，由热电偶的测量原理可知，冷端温度的变化直接影响测量的精度，国内的实验电炉在很大程度上忽略了这个小小的细节。对于1200℃的烧结炉，热电偶冷端的连接处通常位于炉膛的外表面，随着烧结炉温度的升高，位于炉膛外表面的热电偶冷端连接处的温度也会相应的升高，因此对于测量的温度必然会造成误差，误差范围通常在60℃以上，即使使用了温度补偿导线也仍然会有10～30℃误差，这对于温度要求精度高的实验来说，是不可取的。针对这一普遍现象，河南成仪公司针对此系列烧结炉采用了与热电偶同材质的延长线直接连接到温控表，如此虽然成本增加不少，但是却能减小传输误差。为了验证此方法是否能提高测量精度，我公司做了如下测试实验。

热电偶冷端与测量仪表的连接通常采用补偿导线，补偿导线分为延伸型与补偿型。延伸型与热与热电偶材料相同，K型延伸型用“KX”表示。可在—40℃～200℃使用。导线材料是镍铬-镍硅，与热电偶材料一样。而补偿型补偿导线与热电偶材质不同，但他们的热电特性与热电偶相近，K型补偿型用“KC”表示。可在—20℃～100℃中使用，材料采用的是铜-康铜。很明显延伸型的使用范比补偿型的要高一倍，但由于材料与热电偶一样，因此价格也比较昂贵。所以通常一些二流生产企业只采用廉价的补偿型导线而忽略了所带来的误差。为了减少测量误差，提高测量精度，河南成仪公司K型热电偶毅然采用了延伸型补偿导线。

试验结果与分析

表1列出了实验的部分结果，图1和图2则是针对表一做的图表：根据以上图表观察可以看到校准热电偶显示温度与烧结炉温度有一定的差值，由图1可知500℃之前误差在3℃以内，而随着炉膛温度的逐渐升高到T1260A的工作温度（500℃～1200℃），差值减小到0.8℃以内的温差。这是因为刚开始时，温度较低，炉膛内温度受外界影响较大，校准温度点和炉体的测温点之间的存在温度差，而随着炉膛内温度的逐渐升高到正常的工作温度范围，温场更加均匀，温差逐渐减小，后温差减小到0.3℃。从开始加热到保温3个小时后，烧结炉热电偶冷端与延长线连接处的温度从22℃升到135℃，对测量温度差并没有产生明显的影响。因此我们河南成仪公司在采用K型延长型补偿导线的情况下，炉体本身的温度误差小于0.6℃，可以忽略不计，认定为。

表1温度测量数据表 

图1两温度比较

图2温度差