[發明專利]用熱電偶測量通直流電金屬表面不同位置多點溫度的方法

有效

• 申請號: 200810209784.3
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101441115A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 高璞珍;楊勇;譚思超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種溫度測量方法，具體地說是一種用熱電偶測量通直流電加熱的金屬表面多點溫度的方法。

(二)背景技術

熱電偶是目前工業和科研中應用最廣泛的測溫元件。它結構簡單、使用方便、準確度高、測溫靈敏、動態響應速度快、便于自動記錄。成為溫度測量中最基本、最重要的手段之一。但是用熱電偶對通直流電加熱的金屬表面溫度的測量，一直都有一個難點困擾，即通電電流的干擾。

《熱電偶》(三O四所主編，國防工業出版社出版，1978年7月)第五章第五節(224頁)提到，若熱電偶敷設在帶直流電的導體上，當測量其表面溫度時，泄漏電流經過測量系統將產生干擾電壓。

《熱電偶》第六章第三節(260頁)指出，對于某些顯示儀表，由于熱電偶測量端沒有和被測表面絕緣，則在被測表面和儀表之間會出現“對地干擾”電壓，這樣便會增大測量誤差。采用間接接觸微差熱電偶(251頁)或三線補償法(259頁)，可以盡量減小“對地干擾”電壓。

原子能出版社出版，美國P.A.金齊著，《熱電偶測量》第一章第五節13頁提到，熱電偶通常需要電絕緣。上述間接接觸微差熱電偶的方法中采用了云母片絕緣。這種方法結構比較復雜，不易制作，測量時調整輔助加熱器較麻煩。

《帶電加熱管的外壁溫測量》(馬介亮等，《功能材料》1981年03期)介紹采用涂料將熱電偶與加熱管絕緣，使用輔助加熱器克服熱損失。并提到這種方法特別在多對熱電偶絕緣測量時，尤其必要。采用熱電偶電絕緣的方法可以克服干擾電壓的影響。但有時電絕緣的敷設很困難，比如測量帶電加熱管的內壁溫。

《熱電偶》第五章第五節絕緣和干擾，對于交流干擾和直流干擾提出了一些抗干擾措施(225頁)，包括(1)熱電偶懸空法，(2)參考端接地，(3)熱電偶測量端接地，(4)將電加熱器的電源中線和相線對換，(5)屏蔽，(6)測量裝置屏蔽，(7)測量裝置的雙重屏蔽，(8)安裝措施，(9)提高儀表抗干擾能力，如使用電子電位差計時，可在儀表輸入端加裝過濾器，使放大器浮空等。這些方法均以測量電加熱電爐內溫度為例，并且都是為減小熱電偶單點溫度測量可能出現的干擾。(5)(6)(7)法都是盡量減少測量系統空間干擾的方法，(7)法比較麻煩，(8)法對安裝措施提出指導建議。這些方法都不適合通直流電加熱的金屬表面多點溫度的熱電偶直接接觸法測量。

抗漏電問題在《測溫熱電偶的漏電故障與防止方法》(楊家潤等，《儀器儀表用戶》2008年Vo1.15.No.1)有提及，文章介紹了一種高靈敏度儀表在工業電爐等環境中使用由于干擾大、漏電等造成儀表示值誤差增大的防止方法。其基本思想就是防止熱電偶漏電。漏電的原因是在高溫下，爐磚的絕緣電阻和熱電偶的絕緣材料電阻率降低。文中具體方法的第(4)條，從熱電偶的熱接點引出地線接地，即上述熱電偶測量端接地法。這種方法當用于測量通直流電的金屬表面多點溫度時受到局限，因為金屬表面是通電的，即便一個熱電偶的測量端接地了，它對地幾乎處于同一零電位，其他的測溫點相對于這個接地的測溫點仍然有一個不等于零的直流電電勢。

測量通直流電金屬表面多點溫度，需多個熱電偶信號通過一個數據采集板進入數據采集系統，如果熱電偶測量端不絕緣，則因為多個熱電偶之間的直流電電勢的影響，使測量結果不準確。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單可行，抗干擾強，誤差小的用熱電偶測量通直流電金屬表面不同位置多點溫度的方法。

本發明的目的是這樣實現的：將各熱電偶直接敷設在通直流電的金屬壁面的各個測溫位置上，每個熱電偶的信號輸出端都接隔離的變送器，同時測量多個不同點溫度。

本發明還可以包括：

1、所述的將各熱電偶直接敷設在通直流電的金屬壁面的各個測溫位置上，是將各熱電偶焊接在通直流電加熱的金屬壁面上、熱電偶與通直流電的金屬壁面之間沒有電絕緣。

2、所述的每個熱電偶的信號輸出端都接隔離的變送器，是指變送器前、后級之間采用電磁隔離或光電隔離，使變送器前、后級之間沒有電信號的聯系。

3、所述的同時測量多個不同點溫度，是指在同一通直流電的金屬壁面上固定一個以上的熱電偶，分別測量多點溫度。