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专利名称：用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多点温度的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种温度测量方法，具体地说是一种用热电偶测量通直流电 加热的金属表面多点温度的方法。
(二)
背景技术：
热电偶是目前工业和科研中应用最广泛的测温元件。它结构简单、使用方便、 准确度高、测温灵敏、动态响应速度快、便于自动记录。成为温度测量中最基本、 最重要的手段之一。但是用热电偶对通直流电加热的金属表面温度的测量， 一直 都有一个难点困扰，即通电电流的干扰。
《热电偶》(三O四所主编，国防工业出版社出版，1978年7月)第五章 第五节(224页)提到，若热电偶敷设在带直流电的导体上，当测量其表面温度 时，泄漏电流经过测量系统将产生干扰电压。
《热电偶》第六章第三节(260页)指出，对于某些显示仪表，由于热电偶 测量端没有和被测表面绝缘，则在被测表面和仪表之间会出现"对地干扰"电压， 这样便会增大测量误差。采用间接接触微差热电偶(251页)或三线补偿法(259 页)，可以尽量减小"对地干扰"电压。
原子能出版社出版，美国P. A.金齐著，《热电偶测量》第一章第五节13页 提到，热电偶通常需要电绝缘。上述间接接触微差热电偶的方法中采用了云母片 绝缘。这种方法结构比较复杂，不易制作，测量时调整辅助加热器较麻烦。
《带电加热管的外壁温测量》(马介亮等，《功能材料》1981年03期)介绍 采用涂料将热电偶与加热管绝缘，使用辅助加热器克服热损失。并提到这种方法 特别在多对热电偶绝缘测量时，尤其必要。采用热电偶电绝缘的方法可以克服干 扰电压的影响。但有时电绝缘的敷设很困难，比如测量带电加热管的内壁温。
《热电偶》第五章第五节绝缘和干扰，对于交流干扰和直流干扰提出了一 些抗干扰措施(225页)，包括(l)热电偶悬空法，(2)参考端接地，(3)热电偶 测量端接地，(4)将电加热器的电源中线和相线对换，(5)屏蔽，(6)测量装置屏 蔽，(7)测量装置的双重屏蔽，(8)安装措施，(9)提高仪表抗干扰能力，如使用电子电位差计时，可在仪表输入端加装过滤器，使放大器浮空等。这些方法均以 测量电加热电炉内温度为例，并且都是为减小热电偶单点温度测量可能出现的干 扰。(5)(6)(7)法都是尽量减少测量系统空间干扰的方法，(7)法比较麻烦，(8)法 对安装措施提出指导建议。这些方法都不适合通直流电加热的金属表面多点温度 的热电偶直接接触法测量。
抗漏电问题在《测温热电偶的漏电故障与防止方法》(杨家润等，《仪器仪表 用户》2008年Vol.15. No. 1)有提及，文章介绍了一种高灵敏度仪表在工业电炉 等环境中使用由于千扰大、漏电等造成仪表示值误差增大的防止方法。其基本思 想就是防止热电偶漏电。漏电的原因是在高温下，炉砖的绝缘电阻和热电偶的绝 缘材料电阻率降低。文中具体方法的第(4)条，从热电偶的热接点引出地线接地， 即上述热电偶测量端接地法。这种方法当用于测量通直流电的金属表面多点温度 时受到局限，因为金属表面是通电的，即便一个热电偶的测量端接地了，它对地 几乎处于同一零电位，其他的测温点相对于这个接地的测温点仍然有一个不等于 零的直流电电势。
测量通直流电金属表面多点温度，需多个热电偶信号通过一个数据采集板进 入数据采集系统，如果热电偶测量端不绝缘，则因为多个热电偶之间的直流电电 势的影响，使测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单可行，抗干扰强，误差小的用热电偶测量通 直流电金属表面不同位置多点温度的方法。
本发明的目的是这样实现的将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的 各个测温位置上，每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器，同时测量多个不 同点温度。 '
本发明还可以包括
1、 所述的将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的各个测温位置上， 是将各热电偶焊接在通直流电加热的金属壁面上、热电偶与通直流电的金属壁面 之间没有电绝缘。
2、 所述的每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器，是指变送器前、后 级之间采用电磁隔离或光电隔离，使变送器前、后级之间没有电信号的联系。3、所述的同时测量多个不同点温度，是指在同一通直流电的金属壁面上固 定一个以上的热电偶，分别测量多点温度。
本发明对直流电通电加热的金属表面多点温度测量提出了一种新方法。这种 方法在热电偶测量端不采用电绝缘，所依据的原理与热电偶测量放大器浮空方法 原理类似，但是克服了只能测一点温度的问题。具体措施是采用隔离的温度变送 器，变送器前、后级之间可以采用电磁隔离或光电隔离，确保变送器前、后级之 间没有电信号的联系。有效去除了各个热电偶之间直流电电势的影响，以及直流 电对热电偶测量系统的影响。
本发明的原理在通直流电金属表面进行多点温度测量时，各个热电偶测温 点之间存在直流电电势差。这个直流电电势差的引入影响了下一级放大电路准确 测量温度。为了去除这一直流电电势差的影响，将不同的热电偶接入不同的隔离 变送器中，此时每个热电偶只与自己对应的变送器有共同的零电位，不同的热电 偶零电位不同。隔离变送器将信号放大后经电磁隔离或光电隔离传入到后级输出 电路，后级输出电路与前级电路之间没有电信号的联系，多个热电偶之间的直流 电电位差对后级信号没有影响，这样，后级信号可以接在一个共同的参考地电位， 接入测量系统中。


图1是本发明的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细的描述
结合图1，将各热电偶1直接敷设在通直流电的金属壁面2的各个测温位置 上，每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器3，同时测量多个不同点温度。 所述的将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的各个测温位置上，是将各热 电偶焊接在通直流电加热的金属壁面上、热电偶与通直流电的金属壁面之间没有 电绝缘。变送器前、后级之间采用电磁隔离或光电隔离，使变送器前、后级之间 没有电信号的联系。
所述的同时测量多个不同点温度，是指在同一通直流电的金属壁面上固定一 个以上的热电偶，例如3-5个热电偶，均匀或非均匀焊接在通直流电加热的金属 壁面上，分别测量多点温度。
权利要求
1、一种用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多点温度的方法，其特征是将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的各个测温位置上，每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器，同时测量多个不同点温度。
2、 根据权利要求1所述的用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多点温 度的方法，其特征是所述的将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的各 个测温位置上，是将各热电偶焊接在通直流电加热的金属壁面上、热电偶与通 直流电的金属壁面之间没有电绝缘。
3、 根据权利要求1或2所述的用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多 点温度的方法，其特征是所述的每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器， 是指变送器前、后级之间采用电磁隔离或光电隔离，使变送器前、后级之间没 有电信号的联系。
4、 根据权利要求1或2所述的用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多 点温度的方法，其特征是所述的同时测量多个不同点温度，是指在同一通直 流电的金属壁面上固定一个以上的热电偶，分别测量多点温度。
5、 根据权利要求3所述的用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多点温 度的方法，其特征是所述的同时测量多个不同点温度，是指在同一通直流电 的金属壁面上固定一个以上的热电偶，分别测量多点温度。
全文摘要
本发明提供的是一种用热电偶测量通直流电金属表面不同位置多点温度的方法。将各热电偶直接敷设在通直流电的金属壁面的各个测温位置上，每个热电偶的信号输出端都接隔离的变送器，同时测量多个不同点温度。热电偶测温端直接接触通直流电加热的金属壁面，每个热电偶分别接隔离的变送器，有效去除了各个热电偶之间直流电电势的影响，以及直流电对热电偶测量系统的影响。本发明原理可行，方法简便，抗干扰能力强。可应用于直流电加热金属壁面多点温度的同时测量。
文档编号G01K7/02GK101441115SQ20081020978
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者勇 杨, 谭思超, 高璞珍 申请人:哈尔滨工程大学