真空炉中影响热电偶温度测量准确性的因素
来源：公众号-真空系统解决方案 | 发布时间：2025-02-15 |
1、真空度：
真空度对温度测量准确性的影响表现在两个方面：
a、真空条件下对流传热和传导传热很弱，以辐射传热为主。接触法测温的基本原理是传感器要与被测对象达到热平衡，这种热平衡需要一定时间（称为响应时间），而辐射传热的特点是传热慢，时间滞后。两者综合作用的结果就是在线测温系统的结果往往偏低，即仪表显示的温度要低于真空炉内的实际温度，有时可达几十摄氏度。
b、真空条件下一些饱和蒸气压高的元素会蒸发，如镍(Ni)、铬(Cr)、铼(Re)、铑(Rh)等。无论是来自炉子、工件金属元素的蒸发，还是热电偶自身元素的蒸发，都会污染热电偶，从而导致温度测量产生误差。
2、保护管的材料：
保护管的材料有金属及陶瓷两类。当真空炉处于高温状态下，材料的发射率对测量结果的影响尤为显著。由于陶瓷管的发射率较金属保护管低，因此，测量结果将比在同等条件下的金属管测温偏低。而炉温均匀性测试多采用金属铠装热电偶，控制系统多采用陶瓷管保护的热电偶。两者测量结果受保护管发射率的影响是不可忽视的。
3、热响应时间：
热响应时间的快慢除了受分度号的影响，还主要取决于热电偶的结构与测量条件，差别极大。对于气体介质，尤其是静止气体，至少应保持30min 以上才能达到热平衡。对于液态介质，最快也要5min以上。
热响应时间对温度测量结果影响很大，有资料表明，在进行炉温均匀性测试时，当用金属管保护的热电偶控制温度时，炉子不超温，如果用陶瓷管保护的热电偶，则可超温达10℃左右。因此如果是军工或航空认证的企业，对炉温均匀性测试精度要求很高，宁肯牺牲热电偶的寿命，也要用裸丝或金属保护管。
4、热电偶插入深度：
热电偶插入真空炉内，沿着保护管长度方向将产生热流，因此由热传导引起的误差与插入深度有关，而插入深度又与保护管材质有关：
①金属保护管的导热性好，插入深度要深一些，应为保护管直径的15~20倍。
②陶瓷保护管的绝热性好，插入深度可浅一些，应为保护管直径的10~15倍。
对于工程测温，其插入深度还与被测对象是静止或流动等状态有关。如果是流动的液体或高速气流的温度测量将不受上述限制。然而，对于真空体系，影响将更大一些。
此外，热电偶补偿导线对测温系统的影响是不可忽视的。由热电偶测温的原理可知，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电偶的热电动势才是被测温度的单值函数。在工业应用时，如果热电偶工作端与冷端距离很近，冷端又暴露于容易受到周围温度波动影响的空间，这时测量温度难于准确。
