溫度計量中熱電偶與自動檢測系統中的相關問題探討

李良

摘 要：溫度作為物體特征重要的參數之一，與人類生產、生活有著密切的關系，不可缺少。隨著科學技術的發展，生產產品品質的高要求，在工業生產過程當中，需要對相關對象進行溫度監測控制，在此維護生產產品品質環境下需要保持、控制溫度在一定的范圍，以利于生產活動的正常運行和產品的出品率。因此，如何進行溫度測量和環境控制，是在生產過程當中需要著手研究的細節問題。

關鍵詞：溫度計量 熱電偶與自動檢測系統 關系

隨著科學技術的進步和發展，傳統溫度計量與自動檢測系統發生密切的關系。究竟如何構造溫度計量與自動檢測系統的關系，需要對溫度計量當中熱電偶的工作原理、材質材料、測量特點進行相關的了解和認知，對二者之間的問題的研究和探討，能夠使得生產過程流程化、規范化、精確化，以保證生產測溫的快速性、準確性、自動性的測量和控制。針對于我們常說的溫度測量，其理論基礎是建立在熱平衡概念之上，兩個不同冷熱程度的物體相互接觸會產生熱傳遞，通過熱物體向冷物體進行熱傳遞，最終冷熱物體達到相同的溫度。從目前溫度的檢測方式來看，有兩種檢測類別，一是接觸式測溫、二是非接觸式測溫。接觸式測溫采取溫度敏感元件與被檢測對象直接接觸的方式來進行；其中熱電偶溫度計采用熱電偶為溫度敏感元件進行溫度測量就是其中的一種。

1、 熱電偶工作原理

在生產過程當中，尤其是在社會文明發展不斷進步的今天，在對產品的質量要求越來越高的前提之下，溫度的測量和控制極其重要，其是保證生產產品出品率的重要因素之一；而在溫度測量過程當中，我們常常使用熱電偶原件進行溫度的測量，其原因在于熱電偶因為結構簡單、生產加工便捷、使用穩定、溫度測量精度較高、慣性小和輸出信號便于遠傳等絕對優勢，使得其應用極其廣泛，因此深受使用者的青睞。從熱電偶測量的方式來看，熱電偶可以被當作一種具有敏感性強有源傳感器，而且在測量的過程當中不需要外加電源，使用非常便利。從熱電偶測量的工作原理來看，其測量溫度就是通過兩種不同成分材質導體組成閉合回路。在閉合回路當中，如果熱電偶兩端存在溫度差異，就會導致在回路當中產生一定大小的電流，電流在流動的過程當中，就會在熱電偶兩端產生電動勢，這種電動勢我們稱它為熱電勢。在閉合回路所形成的熱電勢作用下，一般來說，我們可以通過溫度較高的工作端和溫度較低的自由端熱電勢與溫度所形成的函數關系來制成熱電偶分度表，由此來進行溫度測量，值得注意的是每一種不同的熱電偶都有不同的熱電偶分度表。

2 、熱電偶測量需要注意的問題

熱電偶作為溫度敏感原件對溫度測量，是依據在閉合回路中產生的熱電勢的差異來進行的。從某一個方面來說，熱電偶我們可以把它當作簡單的能量轉換器，其將熱能轉換成為電能。由此我們需要從熱電偶的特征和特點上注意各方面的問題。一是我們所說的熱電勢并非熱電偶冷端與工作端溫度差的函數，而是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，這兩者在概念上需要清晰掌握，切勿混淆。二是熱電偶制作材料呈現均勻狀態，其所產生熱電勢均與熱電偶生產材料所包含的成分和熱電偶兩端的溫差相互關聯，但與熱電偶原件本身的外形構造沒有任何聯系。三是一旦熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份被確定，那么也就是說熱電偶的熱電勢強弱只是和熱電偶的溫度差發生關系；如果熱電偶冷端的溫度保持一定，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。熱電偶測量需要關注上述三個問題，對問題的了解和認知有助于實際生產過程當中的溫度測量與把握。

3、 熱電偶與自動檢測系統關系

在自動檢測系統當中，常常使用熱電偶溫度測量器來進行相關的生產過程當中的溫度測量與控制。自動檢測系統構造一般來說包括三個組成硬件部分，一是溫度檢測模塊，是自動檢測系統當中必要的組成部分，用于溫度的檢測。二是單片機主控模塊，是自動檢測系統當中的核心部分，用以整個系統的調配和控制。三是顯示模塊，顯示是自動檢測系統當中直觀的數據分析結果，是人機交流銜接部分。的這三個模塊部分共同組成了自動檢測系統整個的硬件構造。熱電偶就是其中溫度檢測模塊重要的組成部分。我們在設計自動檢測系統當中，需要明確與熱電偶有關的問題，這些問題產生與發展為實際生產過程有密切關系，它們一方面體現在生產產品等類別，不同的生產產品需要不同質地的熱電偶原件，根據實際需要來選擇考慮耐磨耐碰、考慮體積大小、考慮封裝形式多樣性、防水抗震等，以便于自動測溫系統的溫度檢測模塊安裝方便。第二方面根據實際生產過程考慮熱電偶材料的敏感性，也就是反應靈敏度。在實際的生產過程當中，溫度測量如果屬于精確測量，所需的熱電偶原件材質必須具有相對的敏感性和響應速度。在冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制等等領域，出于系統設計的目的，需要考慮自動檢測系統建立實際的生產成本，以保證經濟性。第三方面我們在選擇并使用熱電偶原件時，需要與檢測系統內置的處理芯片的物理化學性能相互匹配，并且在接口方式上進行有效對接，以保證通信的流暢性。第四方面針對于不同的生產環境，需要考慮熱電偶材料的測溫范圍，溫差較大的環境需要使用測溫更寬的熱電偶，用以保證其精確度和可靠性，并且要注意熱電偶的使用環境對溫度測量的影響。

結語

在未來社會，生產速度、效率的提高是必然的趨勢，由此在工業生產過程當中，自動化的程度也越來越大。由此自動化的系統設計與使用將成為生產過程當中普遍的現象，而在自動檢測領域，測溫的手段和過程是其硬件結構重要的組成部分，需要我們對測溫當中熱電偶的使用性能進行分辨和了解，這樣才能保證生產的可靠性和經濟性，維護正常的生產活動的進行。

參考文獻

[1]朱國良，鄭楨德.用熱電偶測溫應注意的問題[J].機床，1983（06）.

[2]劉令普，何湃，周洪玉.提高熱電偶測溫上限的研究[J].哈爾濱科學技術大學學報，1992（03）.

[3]趙保軍，臧懷剛，王洪瑞，焦曉紅.TP801A與STD機通訊接口設計及應用[J].工業儀表與自動化裝置，1993（04）.

[4]劉令普，何湃，周洪玉.提高熱電偶測溫上限的研究[J].哈爾濱科學技術大學學報，1992（03）.