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【摘 要】 本文作者结合工作经验，从分度误差、热电偶的不均匀性和不稳定性引起的误差、补偿导线误差、测量仪表的基本误差、热交换引起的误差、参考端温度变化引起的误差这几方面进行了分析论述。
【关键词】 热电偶；测量误差；克服方法
使用热电偶测量温度时与其它测量问题一样，会受到各种因素的影响，使测量结果存在一定误差。引起误差的主要原因有以下几方面：
1、分度误差
对于工业热电偶来说，分度误差就是热电偶的实际热电特性与统一分度表的偏差。热电偶的热电特性是随着它的成分、结晶结构及应力而变化的。即使相同型号的热电偶其热电势和温度关系也不可能完全一致。所以热电偶的实际热电势和温度关系与统一分度表是有偏差的，可采用校验的方法确定热电偶的实际偏差并进行修正。但是，这并不意味着消除了全部误差，它还包括上一级标准的传递误差。
2、热电偶的不均匀性和不稳定性引起的误差
热电偶由于材料本身性能和生产工艺的原因，使其具有不均匀性和不稳定性。
热电偶的不均匀性和不稳定性会使热电偶的热电特性发生变化，造成测量误差。减小不均匀性引起误差的方法是同名极法，从每盘丝头、中、尾部各取样1.1米，除头、中、尾部外还应在一盘丝任意部取5.5米剪成1.1米的5段，然后焊接成热电偶与同型号的热电偶捆扎在一起，按规定的温度用同名极法测量其热电势。测得的同一盘丝的热电势最大差值即为该盘丝的不均匀热电势值。减小不稳定性引起误差的方法是：将热电偶按新制热电偶的清洗和退火方法制备试验样品，然后将样品放入检定炉内，在规定温度下先测出它的热电势E始，然后在检定炉中继续加热到规定温度并进行恒温，炉温变化不超过±10℃，在加热过程中每隔一定时间测量一次加热电势值，当达到规定的加热时间后，仍在原规定温度下测量它的热电势值E终，加热前后热电势的变化E始?-E终即为该热电偶的稳定参数。根据测量出的不均匀热电势值和热电偶的稳定参数对测量结果进行修正。
3、补偿导线误差
补偿导线所产生的误差包括二种：一种是补偿导线与所配热电偶在规定的温度范围内热电特性不一致造成的，这个误差不超过表1的规定。如果在使用中，补偿导线的工作温度超过规定的范围则误差将超过规定数值。另一种是由于补偿导线与热电偶连接处的两个接点温度不一致造成的。使用时应注意避免这项误差。
4、测量仪表的基本误差
该误差的大小由仪表的精度等级决定。应定期校验，保证仪表的基本误差不超过规定的允许范围。
5、热交换引起的误差
利用热电偶测温时，测量仪表所指示的温度实质上是热电偶测量端的温度。通常认为这就是被测介质的温度。然而在实际测温中，存在着复杂的热交换过程。例如当被测介质温度高于环境温度时，介质把热量传给热电偶，而热电偶又由于热辐射和热传导的作用把热量传给周围环境（包括介质容器的内壁和容器外的环境），使得热电偶测量端的温度无论如何也达不到被测介质的温度，所以测量端的温度并不与被测介质温度完全一致。因此产生测量误差。被测介质与周围环境的温度相差越大，这个误差就越大。它主要是热电偶对周围环境的辐射散热和导热散热所造成的。克服方法基本上有两种：一是确定传热误差的大小进行修正；二是采取措施使传热误差减小到允许范围内。为了减少辐射误差可采取如下措施：
（1）尽量减小保护管的外径以及保护管、热电极的黑度（辐射）系数。
（2）在热电偶和管壁间加装防辐射罩，以减小热电偶与管壁之间的直接辐射。
（3）增加被测介质流经热电偶测量端的流速，以增加被测介质和热电偶之间的对流传热。
（4）在壁管外表面敷设绝热层，减小管壁与被测介质的温差。
为了减小导热误差可采取如下措施：
（1） 增加热电偶的插入深度，减小露在管壁外面的长度。
（2） 减小保护管的直径和壁厚。
（3） 采用导热系数小的保护管。这样可减小导热误差，但是会增加热惯性使动态误差增加，因此要适当处理。
（4） 在管道和热电偶支座外面包上绝热材料以减小保护管两端的温差。
6、参考端温度变化引起的误差
根据热电偶测温原理可知，参考端温度为0℃。然而，在实际测量中，参考端温度都是随所处的环境温度而变化，很难保持恒定，保持在0℃就更困难。因此，必须采取措施，消除参考端温度变化所产生的误差。
当热电偶参考端温度恒定但不等于0℃时的处理方法：
（1） 电势修正法
根据中间温度定律公式（a）可计算出参考端为0℃时的热电势值
EAB（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）……….（a）
EAB（T，Tn，T0）：热电偶在接点温度为T、T0时的热电势，Tn为中间接点；
EAB（T，Tn）：热电偶在接点温度为T、Tn时的热电势；
EAB（Tn，T0）：热电偶在接点温度为Tn、T0时的热电势。
（2） 系数修正法
系数修正法是一种不需要将参考端温度tn换算成热电势即可直接修正到参考端为0℃的方法，计算公式（b）如下：
t=t指+K·tn……………………………………………（b）
t：参考端温度为0℃时，热电偶的温度指示值；
tn：参考端温度；
t指：参考端温度不为0℃时，测量仪表指示的温度值；
K：t指—t和tn—0温度范围内平均热电势率的比值。
当热电偶参考端温度恒定但不等于0℃时的处理方法：
（1）补偿导线法
在一定温度范围内，用和热电偶具有相同热电特性的廉金属导线与热电偶相连。
（2）参考端温度补偿器
根据热电偶的测温原理，热电偶的热电势随着参考端温度的升高而减小。如果能够有一个输出电压的装置正好相反，其输出电压随着温度的升高而升高，那么，用这个装置与热电偶串联，并使输出电压随温度增加而升高的数值和热电偶参考端温度升高而减少的数值相等，方向相反，则热电偶参考端温度变化时，便可得到补偿。
7、总结
虽然以上方法能够消除参考端不在0℃时所产生的误差，但必须注意的是各种参考端温度处理方法本身也存在误差，例如生产上广泛应用的参考端温度补偿器只能在两个温度下（20℃和40℃或0℃）完全补偿，其它各点不能完全补从而造成测量误差。因此，必须正确使用和定期校验热电偶。
【关键词】 热电偶；测量误差；克服方法
使用热电偶测量温度时与其它测量问题一样，会受到各种因素的影响，使测量结果存在一定误差。引起误差的主要原因有以下几方面：
1、分度误差
对于工业热电偶来说，分度误差就是热电偶的实际热电特性与统一分度表的偏差。热电偶的热电特性是随着它的成分、结晶结构及应力而变化的。即使相同型号的热电偶其热电势和温度关系也不可能完全一致。所以热电偶的实际热电势和温度关系与统一分度表是有偏差的，可采用校验的方法确定热电偶的实际偏差并进行修正。但是，这并不意味着消除了全部误差，它还包括上一级标准的传递误差。
2、热电偶的不均匀性和不稳定性引起的误差
热电偶由于材料本身性能和生产工艺的原因，使其具有不均匀性和不稳定性。
热电偶的不均匀性和不稳定性会使热电偶的热电特性发生变化，造成测量误差。减小不均匀性引起误差的方法是同名极法，从每盘丝头、中、尾部各取样1.1米，除头、中、尾部外还应在一盘丝任意部取5.5米剪成1.1米的5段，然后焊接成热电偶与同型号的热电偶捆扎在一起，按规定的温度用同名极法测量其热电势。测得的同一盘丝的热电势最大差值即为该盘丝的不均匀热电势值。减小不稳定性引起误差的方法是：将热电偶按新制热电偶的清洗和退火方法制备试验样品，然后将样品放入检定炉内，在规定温度下先测出它的热电势E始，然后在检定炉中继续加热到规定温度并进行恒温，炉温变化不超过±10℃，在加热过程中每隔一定时间测量一次加热电势值，当达到规定的加热时间后，仍在原规定温度下测量它的热电势值E终，加热前后热电势的变化E始?-E终即为该热电偶的稳定参数。根据测量出的不均匀热电势值和热电偶的稳定参数对测量结果进行修正。
3、补偿导线误差
补偿导线所产生的误差包括二种：一种是补偿导线与所配热电偶在规定的温度范围内热电特性不一致造成的，这个误差不超过表1的规定。如果在使用中，补偿导线的工作温度超过规定的范围则误差将超过规定数值。另一种是由于补偿导线与热电偶连接处的两个接点温度不一致造成的。使用时应注意避免这项误差。
4、测量仪表的基本误差
该误差的大小由仪表的精度等级决定。应定期校验，保证仪表的基本误差不超过规定的允许范围。
5、热交换引起的误差
利用热电偶测温时，测量仪表所指示的温度实质上是热电偶测量端的温度。通常认为这就是被测介质的温度。然而在实际测温中，存在着复杂的热交换过程。例如当被测介质温度高于环境温度时，介质把热量传给热电偶，而热电偶又由于热辐射和热传导的作用把热量传给周围环境（包括介质容器的内壁和容器外的环境），使得热电偶测量端的温度无论如何也达不到被测介质的温度，所以测量端的温度并不与被测介质温度完全一致。因此产生测量误差。被测介质与周围环境的温度相差越大，这个误差就越大。它主要是热电偶对周围环境的辐射散热和导热散热所造成的。克服方法基本上有两种：一是确定传热误差的大小进行修正；二是采取措施使传热误差减小到允许范围内。为了减少辐射误差可采取如下措施：
（1）尽量减小保护管的外径以及保护管、热电极的黑度（辐射）系数。
（2）在热电偶和管壁间加装防辐射罩，以减小热电偶与管壁之间的直接辐射。
（3）增加被测介质流经热电偶测量端的流速，以增加被测介质和热电偶之间的对流传热。
（4）在壁管外表面敷设绝热层，减小管壁与被测介质的温差。
为了减小导热误差可采取如下措施：
（1） 增加热电偶的插入深度，减小露在管壁外面的长度。
（2） 减小保护管的直径和壁厚。
（3） 采用导热系数小的保护管。这样可减小导热误差，但是会增加热惯性使动态误差增加，因此要适当处理。
（4） 在管道和热电偶支座外面包上绝热材料以减小保护管两端的温差。
6、参考端温度变化引起的误差
根据热电偶测温原理可知，参考端温度为0℃。然而，在实际测量中，参考端温度都是随所处的环境温度而变化，很难保持恒定，保持在0℃就更困难。因此，必须采取措施，消除参考端温度变化所产生的误差。
当热电偶参考端温度恒定但不等于0℃时的处理方法：
（1） 电势修正法
根据中间温度定律公式（a）可计算出参考端为0℃时的热电势值
EAB（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）……….（a）
EAB（T，Tn，T0）：热电偶在接点温度为T、T0时的热电势，Tn为中间接点；
EAB（T，Tn）：热电偶在接点温度为T、Tn时的热电势；
EAB（Tn，T0）：热电偶在接点温度为Tn、T0时的热电势。
（2） 系数修正法
系数修正法是一种不需要将参考端温度tn换算成热电势即可直接修正到参考端为0℃的方法，计算公式（b）如下：
t=t指+K·tn……………………………………………（b）
t：参考端温度为0℃时，热电偶的温度指示值；
tn：参考端温度；
t指：参考端温度不为0℃时，测量仪表指示的温度值；
K：t指—t和tn—0温度范围内平均热电势率的比值。
当热电偶参考端温度恒定但不等于0℃时的处理方法：
（1）补偿导线法
在一定温度范围内，用和热电偶具有相同热电特性的廉金属导线与热电偶相连。
（2）参考端温度补偿器
根据热电偶的测温原理，热电偶的热电势随着参考端温度的升高而减小。如果能够有一个输出电压的装置正好相反，其输出电压随着温度的升高而升高，那么，用这个装置与热电偶串联，并使输出电压随温度增加而升高的数值和热电偶参考端温度升高而减少的数值相等，方向相反，则热电偶参考端温度变化时，便可得到补偿。
7、总结
虽然以上方法能够消除参考端不在0℃时所产生的误差，但必须注意的是各种参考端温度处理方法本身也存在误差，例如生产上广泛应用的参考端温度补偿器只能在两个温度下（20℃和40℃或0℃）完全补偿，其它各点不能完全补从而造成测量误差。因此，必须正确使用和定期校验热电偶。