关键词：热电偶、温度测量、噪声、选型、安装形式

导读

热电偶测量温度是一种常用的温度测量方法，在工业生产、环境检测等领域都有广泛应用。利用热电偶进行温度实测便捷、准确的特点，可有效的测量温度。但在具体使用过程中应准确把握各类影响因素，选择合适的方式、方法确保测试结果的准确性。

噪声对测量精度的影响

热电偶是由一端熔接的两种不同金属组成的，当接触点温度改变时，热电偶线上就产生响应温度的非线性电压，但热电偶所产生的电压只有毫伏级，要测量微小的电压改变，一点点的噪声就会对测量造成很大的影响。影响热电偶测量的噪声源主要有3 种：

（1）共模噪声

共模噪声由接地回路产生，由于热电偶接点是裸的线结，如果该接点在所测温度处接地，与热电偶测量端的地存在电位差时，就会形成有电流流过的地回路，如图1所示。防止产生地回路的最好办法是选用避免热电偶接点接地的隔离热电偶。 

图 1  接地回路产生共模噪声

（2）常模噪声

常模噪声一般由大的交流电源产生，这些电源建立的磁场在测量回路中产生电流。

解决方案：

①减少磁场强度对测量的干扰。最好是用多组引线和避免热电偶线穿过磁场；

②把测量回路减到最小。使用在电缆间保留小间隙的双绞线电缆；

③让测量线与大电流线垂直相交，从而改变对磁场的方向。不要把热电偶与电源线或其他噪声信号线平行布放。

④通过滤波减小常模电流。

图 2  磁场产生常模噪声

 

（3）静电噪声

静电噪声是通过寄生电容耦合进测量路径的噪声。静电噪声由旋转设备造成，产生通过电容耦合至测量路径中的交流电流。寄生电容通过热电偶接点耦合进静电噪声，如图3所示。

解决方法是使用屏蔽线抑制静电噪声。通过屏蔽防止静电噪声耦合时，为防止构成回路把屏蔽的一端接地。

图 3  寄生电容可把静电噪音耦合进热电偶

为了更好地进行温度测量，使测量结果得到有效应用，在测量环境条件方面，要考虑到噪声的影响，尽量选取噪声较低的环境，或通过合理测量布置，减小噪声的影响。

热电偶选型对测量的影响

热电偶是利用热电效应的原理而制成的测量温度的元件，热电偶探头是由热电偶线内置于金属管中形成的，根据连接点类型热电偶可分为以下三种。

图 4  热电偶类型

图 5  不同热电偶类型对比

 

未接地热电偶的响应速度最慢，但如果还需要将热电偶与护套进行电子隔离和屏蔽，则未接地热电偶仍然是最佳选择。外露热电偶仅限于非腐蚀性应用。接地或不接地热电偶均可用于腐蚀或高压环境，如果在腐蚀性环境中优先考虑更快的响应速度，则最好使用接地热电偶。

 

热电偶安装形式

正确安装热电偶是确保其正常使用状态的基本保障，安装过程应注意以下几点。

（1）插入深度，热电偶测量端插入至被测介质温度位置；

（2）热电偶需要与现有设备兼容，例如现有孔确定了探头的直径；

（3）安装角度，热电偶安装应尽量保持垂直，如果存在流速，热电偶安装应倾斜45°；

（4）安装位置，尽量选择远离热源、电场及强磁场等位置。

 

参考

简仪科技PXIe/PCIe-6302系列热电偶温度输入模块

 

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