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真空爐中影響熱電偶溫度測(cè)量準(zhǔn)確性的因素

來(lái)源：公眾號(hào)-真空系統(tǒng)解決方案 | 發(fā)布時(shí)間：2025-02-15 |

1、真空度：

真空度對(duì)溫度測(cè)量準(zhǔn)確性的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
a、真空條件下對(duì)流傳熱和傳導(dǎo)傳熱很弱，以輻射傳熱為主。接觸法測(cè)溫的基本原理是傳感器要與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡，這種熱平衡需要一定時(shí)間（稱(chēng)為響應(yīng)時(shí)間），而輻射傳熱的特點(diǎn)是傳熱慢，時(shí)間滯后。兩者綜合作用的結(jié)果就是在線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)果往往偏低，即儀表顯示的溫度要低于真空爐內(nèi)的實(shí)際溫度，有時(shí)可達(dá)幾十?dāng)z氏度。

b、真空條件下一些飽和蒸氣壓高的元素會(huì)蒸發(fā)，如鎳(Ni)、鉻(Cr)、錸(Re)、銠(Rh)等。無(wú)論是來(lái)自爐子、工件金屬元素的蒸發(fā)，還是熱電偶自身元素的蒸發(fā)，都會(huì)污染熱電偶，從而導(dǎo)致溫度測(cè)量產(chǎn)生誤差。

2、保護(hù)管的材料：
保護(hù)管的材料有金屬及陶瓷兩類(lèi)。當(dāng)真空爐處于高溫狀態(tài)下，材料的發(fā)射率對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響尤為顯著。由于陶瓷管的發(fā)射率較金屬保護(hù)管低，因此，測(cè)量結(jié)果將比在同等條件下的金屬管測(cè)溫偏低。而爐溫均勻性測(cè)試多采用金屬鎧裝熱電偶，控制系統(tǒng)多采用陶瓷管保護(hù)的熱電偶。兩者測(cè)量結(jié)果受保護(hù)管發(fā)射率的影響是不可忽視的。

3、熱響應(yīng)時(shí)間：

熱響應(yīng)時(shí)間的快慢除了受分度號(hào)的影響，還主要取決于熱電偶的結(jié)構(gòu)與測(cè)量條件，差別極大。對(duì)于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應(yīng)保持30min 以上才能達(dá)到熱平衡。對(duì)于液態(tài)介質(zhì)，最快也要5min以上。
熱響應(yīng)時(shí)間對(duì)溫度測(cè)量結(jié)果影響很大，有資料表明，在進(jìn)行爐溫均勻性測(cè)試時(shí)，當(dāng)用金屬管保護(hù)的熱電偶控制溫度時(shí)，爐子不超溫，如果用陶瓷管保護(hù)的熱電偶，則可超溫達(dá)10℃左右。因此如果是軍工或航空認(rèn)證的企業(yè)，對(duì)爐溫均勻性測(cè)試精度要求很高，寧肯犧牲熱電偶的壽命，也要用裸絲或金屬保護(hù)管。

4、熱電偶插入深度：
熱電偶插入真空爐內(nèi)，沿著保護(hù)管長(zhǎng)度方向?qū)a(chǎn)生熱流，因此由熱傳導(dǎo)引起的誤差與插入深度有關(guān)，而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)：

①金屬保護(hù)管的導(dǎo)熱性好，插入深度要深一些，應(yīng)為保護(hù)管直徑的15~20倍。

②陶瓷保護(hù)管的絕熱性好，插入深度可淺一些，應(yīng)為保護(hù)管直徑的10~15倍。

對(duì)于工程測(cè)溫，其插入深度還與被測(cè)對(duì)象是靜止或流動(dòng)等狀態(tài)有關(guān)。如果是流動(dòng)的液體或高速氣流的溫度測(cè)量將不受上述限制。然而，對(duì)于真空體系，影響將更大一些。

此外，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)的影響是不可忽視的。由熱電偶測(cè)溫的原理可知，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，如果熱電偶工作端與冷端距離很近，冷端又暴露于容易受到周?chē)鷾囟炔▌?dòng)影響的空間，這時(shí)測(cè)量溫度難于準(zhǔn)確。