温度作为物体特征重要的参数之一, 与人类生产、生活有着密切的关系, 不可缺少。随着科学技术的发展, 生产产品品质的高要求, 在工业生产过程当中, 需要对相关对象进行温度监测控制, 在此维护生产产品品质环境下需要保持、控制温度在一定的范围, 以利于生产活动的正常运行和产品的出品率。因此, 如何进行温度测量和环境控制, 是在生产过程当中需要着手研究的细节问题。针对于我们常说的温度测量, 其理论基础是建立在热平衡概念之上, 两个不同冷热程度的物体相互接触会产生热传递, 通过热物体向冷物体进行热传递, 最终冷热物体达到相同的温度。从目前温度的检测方式来看, 有两种检测类别, 一是接触式测温、二是非接触式测温。接触式测温采取温度敏感元件与被检测对象直接接触的方式来进行;其中热电偶温度计采用热电偶为温度敏感元件进行温度测量就是其中的一种。

在生产过程当中, 尤其是在社会文明发展不断进步的今天, 在对产品的质量要求越来越高的前提之下, 温度的测量和控制极其重要, 其是保证生产产品出品率的重要因素之一;而在温度测量过程当中, 我们常常使用热电偶原件进行温度的测量, 其原因在于热电偶因为结构简单、生产加工便捷、使用稳定、温度测量精度较高、惯性小和输出信号便于远传等绝对优势, 使得其应用极其广泛, 因此深受使用者的青睐。从热电偶测量的方式来看, 热电偶可以被当作一种具有敏感性强有源传感器, 而且在测量的过程当中不需要外加电源, 使用非常便利。从热电偶测量的工作原理来看, 其测量温度就是通过两种不同成分材质导体组成闭合回路。在闭合回路当中, 如果热电偶两端存在温度差异, 就会导致在回路当中产生一定大小的电流, 电流在流动的过程当中, 就会在热电偶两端产生电动势, 这种电动势我们称它为热电势。在闭合回路所形成的热电势作用下, 一般来说, 我们可以通过温度较高的工作端和温度较低的自由端热电势与温度所形成的函数关系来制成热电偶分度表, 由此来进行温度测量, 值得注意的是每一种不同的热电偶都有不同的热电偶分度表。

热电偶作为温度敏感原件对温度测量, 是依据在闭合回路中产生的热电势的差异来进行的。从某一个方面来说, 热电偶我们可以把它当作简单的能量转换器, 其将热能转换成为电能。由此我们需要从热电偶的特征和特点上注意各方面的问题。一是我们所说的热电势并非热电偶冷端与工作端温度差的函数, 而是热电偶工作端的两端温度函数的差, 这两者在概念上需要清晰掌握, 切勿混淆。二是热电偶制作材料呈现均匀状态, 其所产生热电势均与热电偶生产材料所包含的成分和热电偶两端的温差相互关联, 但与热电偶原件本身的外形构造没有任何联系。三是一旦热电偶的两个热电偶丝材料成份被确定, 那么也就是说热电偶的热电势强弱只是和热电偶的温度差发生关系;如果热电偶冷端的温度保持一定, 这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。热电偶测量需要关注上述三个问题, 对问题的了解和认知有助于实际生产过程当中的温度测量与把握。

在自动检测系统当中, 常常使用热电偶温度测量器来进行相关的生产过程当中的温度测量与控制。自动检测系统构造一般来说包括三个组成硬件部分, 一是温度检测模块, 是自动检测系统当中必要的组成部分, 用于温度的检测。二是单片机主控模块, 是自动检测系统当中的核心部分, 用以整个系统的调配和控制。三是显示模块, 显示是自动检测系统当中直观的数据分析结果, 是人机交流衔接部分。的这三个模块部分共同组成了自动检测系统整个的硬件构造。热电偶就是其中温度检测模块重要的组成部分。我们在设计自动检测系统当中, 需要明确与热电偶有关的问题, 这些问题产生与发展为实际生产过程有密切关系, 它们一方面体现在生产产品等类别, 不同的生产产品需要不同质地的热电偶原件, 根据实际需要来选择考虑耐磨耐碰、考虑体积大小、考虑封装形式多样性、防水抗震等, 以便于自动测温系统的温度检测模块安装方便。第二方面根据实际生产过程考虑热电偶材料的敏感性, 也就是反应灵敏度。在实际的生产过程当中, 温度测量如果属于精确测量, 所需的热电偶原件材质必须具有相对的敏感性和响应速度。在冷冻库, 粮仓, 储罐, 电讯机房, 电力机房, 电缆线槽等测温和控制等等领域, 出于系统设计的目的, 需要考虑自动检测系统建立实际的生产成本, 以保证经济性。第三方面我们在选择并使用热电偶原件时, 需要与检测系统内置的处理芯片的物理化学性能相互匹配, 并且在接口方式上进行有效对接, 以保证通信的流畅性。第四方面针对于不同的生产环境, 需要考虑热电偶材料的测温范围, 温差较大的环境需要使用测温更宽的热电偶, 用以保证其精确度和可靠性, 并且要注意热电偶的使用环境对温度测量的影响。

结语

在未来社会, 生产速度、效率的提高是必然的趋势, 由此在工业生产过程当中, 自动化的程度也越来越大。由此自动化的系统设计与使用将成为生产过程当中普遍的现象, 而在自动检测领域, 测温的手段和过程是其硬件结构重要的组成部分, 需要我们对测温当中热电偶的使用性能进行分辨和了解, 这样才能保证生产的可靠性和经济性, 维护正常的生产活动的进行。