温度检测方法及热电偶测温仪原理与应用

温度的检测方法有：接触式测温和非接触式测温两种方式。常用的接触式测温仪表有：双金属、压力式、玻璃液体、热电阻温度计和热电偶高温计等，非接触式测温仪表有：光学、辐射、比色和红外线测温仪等。测温仪表的分类和性能见表7-17。

表7-17 测温仪表的分类和性能

7.4.1.1 热电偶测温仪

1.热电偶

标准化热电偶。标准化热电偶是指生产工艺成熟、成批生产、性能优良并已列入工业标准文件中的热电偶。这类热电偶发展早、性能稳定、应用广泛，具有统一的刻度盘，可以互换，并有与其配套的显示仪表可供选用，十分方便。标准化热电偶的允差见表7-18。

非标准化热电偶。非标准化热电偶是指没有被列入工业标准，也没有统一的刻度盘和与其配套的显示仪表，但某些特殊场合，如在超高温、低温等条件下，具有特殊性能的热电偶。

表7-18 标准化热电偶的允差

（1）热电偶工作原理 热电偶的工作原理如图7-23所示，两种不同成分的导体A和B连接在一起形成闭合回路时，如果两接点存在温度差，回路中则产生热电势。热电势是两接点温度函数的差值，可用下式表示

E_AB（t，t₀）=e_AB（t）-e_AB（t₀） （7-19）

式中 E_AB（t，t₀）——A、B两导线回路中产生的热电势；

e_AB（t）——A、B两导线的节点温度为t时产生的热电势；

e_AB（t₀）——A、B两导线的节点温度为t₀时产生的热电势。

图7-23 热电偶工作原理

当t₀值稳定时，热电势与另一端温度t有关，即E_AB（t，t₀）=f（t）。所以热电偶产生的热电势与温度呈一定的函数关系。

热电偶回路中，A和B两种导体称为热电极，t端叫工作端（也称热端），置于被测介质中。t₀端叫自由端（又叫冷端），要求置于恒定温度中。

热电势与温度关系列成的表即热电偶的分度表。分度表是在自由端温度t₀=0℃条件下得到的，不同热电偶有不同的分度表。不同分度的热电偶用不同的符号标明，称为分度号。

在热电偶回路中接入第三种金属材料，只要第三种金属材料两接点的温度相同，热电偶产生的热电势将保持不变，因此在热电偶回路中可接入测量仪表，测量热电势的大小，即可知道被测介质的温度。测量仪表的分度应与配用的热电偶分度号相同，以保证测得温度的真实性。

（2）热电偶的结构与分类 热电偶的种类很多，外形结构虽各不相同，但其基本结构大致相同。通常是由热电极（偶丝）、绝缘管、保护管和接线盒等部分组成。工业上用普通型热电偶的结构如图7-24所示，铠装热电偶的结构如图7-25所示。

图7-24 热电偶的结构

1—测量端 2—热电极 3—绝缘管 4—保护管 5—接线盒

图7-25 铠装热电偶

a）外形 b）热端形式 c）断面结构

1—碰底型 2—不碰底型 3—露头型 4—帽型

热电偶按热电极材料可分为：普通金属热电偶（如铜-康铜、镍铬-镍硅等），贵金属热电偶（如铂铑₁₀-铂，铂铑₃₀-铂铑₆及铱铑系等），难熔金属热电偶（如钨铼系、钨钼系等），非金属热电偶（碳化钨-碳化钼、石墨-碳化物等）。

热电偶的两个热电极用绝缘管彼此隔开，以防短路。绝缘管有单孔和双孔两种。绝缘管材料由使用温度决定，一般石英管的适用温度范围为0～1300℃，瓷管为1400℃，再结晶氧化铝管为1500℃，纯氧化铝管可达1600℃。

热电偶保护套可保护热电偶在测温时不被损坏。对保护套的要求是：①能耐高温，在高温下不放出对热电极有害的气体，不易氧化，不受环境气氛的影响；②能承受温度急剧变化而不损坏；③有足够的力学强度和良好的导热性；④在高温下不渗透气体。常用热电偶保护套管的材料见表7-19。

表7-19 常用的保护管材料

热电偶按其用途可分为普通工业用和专用两类。普通工业用热电偶有：直形、角形和锥形等品种。专业热电偶有：钢、铁液测温用快速微型热电偶、多点式热电偶、表面测温热电偶、测量气流温度的热电偶和浸入式热电偶等。

（3）热电偶的主要性能和用途 铸铁测温常用的热电偶有：标准化热电偶（包括铜-康铜、镍铬-考铜、镍铬-镍硅、铂铑₁₀-铂、铂铑₃₀-铂铑₆）和非标准化难熔金属热电偶（包括钨铼₅-钨铼₂₀、钨铼₅-钨铼₆和钨-钼）。常用的标准化热电偶的主要技术性能和用途见表7-20。

表7-20 常用热电偶的技术性能特点和用途

（4）补偿导线 用热电偶测温时，由于热电偶的接线盒就在测温点附近，故其冷端温度不仅偏高，而且波动较大。要保持冷端温度恒定，就必须将热电偶做得很长，以使其冷端远离测温点，并同显示仪表置于温度波动较小的地方。这不仅不便于安装使用，而且增加贵重金属热电极材料的消耗。所以生产中通常采用补偿导线，所谓补偿导线就是用在0～100℃（或0～150℃）温度范围内与工作热电偶的热电特性相近的材料（一般为廉价金属）制成的导线，与热电偶连接后将其冷端延长至温度较低且波动较小的地方，如图7-26所示。

根据中间温度定律可证明，当热电偶回路中接入另外两根不同材料的导线时，回路电动势为

E_ABB′A′（t，t_n，t₀）=E_AB（t，t_n）+E_AB（t_n，t₀）=E_AB（t，t₀） （7-20）

可见A′、B′导线的介入，相当于延长了原来的热电偶，即将其冷端由原来的t_n处延长至t₀处，对原热电动势并不产生任何影响，因此不会影响测温精度。

补偿导线的色别及热电势特性见表7-21。

图7-26 补偿导线连接回路

表7-21 补偿导线色别及热电势特性

补偿导线的型号和用途见表7-22，补偿导线的规格见表7-23，可供选用补偿导线时参考。

表7-22 补偿导线的型号和用途

表7-23 补偿导线的规格

注：屏蔽型补偿导线最大外径应加屏蔽厚度0.6～0.8mm。

（5）热电偶冷端温度变化影响的消除 热电偶的标准分度值是指其冷端温度为0℃式的电动势值，而且显示仪表也是根据分度表进行示值分度的。所以，要用热电偶测温时，必须使其冷端保持在0℃。但在实际使用中要满足这个条件是很困难的。因此，必须根据具体使用条件及测量准确度要求，对冷端温度的变化进行修正或补偿。常用的方法有：

1）温度补正法。当冷端温度t_n＞0℃时，仪表指示温度（t_指）将比被测介质实际温度t低Δt，所以实际温度应为：t=t_指+Δt，通过计算Δt=Kt_n，则

t=t_指+Kt_n （7-21）

上式即为温度补正法计算公式。补正系数K为（dE/dt）n/（dE/dt）热，两平均热电势率的比值，对不同材料的热电偶和不同的温度范围，K值不同。五种常用的热电偶在不同温度范围内的比值，见表7-24。工作中为应用简便，常近似地将各种热电偶的补正系数K取定值，见表7-25。

表7-24 五种热电偶K值表

表7-25 五种热电偶的近似K值

2）调整仪表机械零点法。大多数模拟式直读温度显示仪表都有指针机械零位调节机构。当热电偶的冷端温度比较恒定时，在仪表接入热电偶之前，通过零位调节机构，把仪表指针起始位置调到已测知的冷端温度t_n示值处，这就相当于在输入热电势之前，事先给仪表输入一个电动势E_AB（t_n，0℃）值，当接入热电偶后，输入仪表的总电动势就为

E_AB（t，t_n）+E_AB（t_n，0℃）=E_AB（t，0℃） （7-22）

因此，仪表示值就如实反映了被测温度t值。

3）冷端温度自动补偿器法。冷端温度自动补偿器实质上就是能输出一个直流信号为E_AB（t_n，t₀）的毫伏发生器，其输出的直流信号能随冷端温度的变化而变化，把它串接在热电偶测温回路中，就可以自动补偿因热电偶冷端温度变化而引起的热电势的变化，使仪表值得到自动补偿。冷端温度自动补偿器的电路如图7-27所示。常用的冷端温度自动补偿器的性能、规格见表7-26。

图7-27 冷端温度自动补偿器的电路

1—热电偶 2—补偿导线 3—补偿器 4—铜导线 5—显示仪表

表7-26 热电偶温度自动补偿器

一般直读式自动平衡记录仪的测量桥路本身具有温度自动补偿，无需装冷端温度补偿器，使用毫伏计和动圈仪表等才需要。

4）参考端不需要补正的热电偶。使用铂铑₃₀-铂铑₆时，冷端温度在0～50℃，因为负电势只有-2～3μⅤ，这个数值很小，因此不需要补正。

（6）热电偶的选择、安装和使用

1）热电偶的选择。热电偶的选择主要包括热电偶种类、保护管材料、结构形式和有效长度等。

热电偶的种类主要取决于热电偶在不同温度区间内的热电特性。应根据所要求的温度测量范围的上限来确定。分度号为S、B、R的热电偶多用于测量高于1000～1300℃的高温；分度号K的热电偶则多用于600～1000℃的中温区测量；用于600℃以下测温的热电偶分度号为E、J；分度号为T的热电偶仅适用于小于350℃的低温。这样不仅符合经济性，而且相对误差较小。

国产标准热电偶的保护套管已定型，分度号为S、R、B的热电偶保护管一般都是高温陶瓷或刚玉管；分度号为K的热电偶则通常用不锈钢管；低于350℃的热电偶用普通钢管。在使用中应根据测温范围、介质性质（腐蚀性）、力学性能、动态响应时间以及热振性等具体情况，综合考虑后合理选用。

热电偶的结构形式应根据不同测温对象的结构安装特点而定。热电偶的有效长度是指它的工作部分（即插入被测介质的部分）长度。确定长度时，应考虑到使仪表示值稳定不变时的临界插入长度。当插入深度不够时，仪表示值将偏低；随插入深度的增加，仪表示值也增加。

2）热电偶的安装和使用。为了保证测温的准确度，延长热电偶使用寿命，除选择合格的热电偶外，还必须注意正确的安装和使用。

在冲天炉前炉进行连续测温时，应注意正确选择前炉测温部位，在不影响操作的前提下，测温点尽量接近出铁口，并与前炉炉底保持一个不大的距离（60～80mm），以力求保护套管始终浸没在铁液中，提高测温的可靠性。同时应尽量避免保护套受过桥或出铁口附近铁液的冲刷。热电偶的实际插入深度约为80mm，并应尽量顺着铁液流向埋设，以免保护套被炉渣裹住。

在冲天炉过桥处进行连续测温时，由于流经过桥的铁液温度较高，一般多在1500～1600℃，所以常选用铂铑₃₀-铂铑₆（分度号为B），热电极直径为0.5mm。内保护套管用ϕ8mm的刚玉管，外保护套多为ϕ10mm石墨管或铝钼陶瓷管。一般安装在距出铁槽底部约24mm处，管的端部要顶住出铁槽的侧壁，以防止石墨管高温下变形或断裂，并用耐火泥密封，以防渗漏铁液。为保证热电偶的热端处于被测高温区内，插入深度为60～100mm。

在浇包内检测铁液时，应注意采用响应时间快、耐热振性良好的保护管。使用时注意防止熔渣等对保护套管的腐蚀作用。通常可在浇包液面上投置一个小的干燥稻草绳圈挡住四周熔渣，将测温热电偶的热端插入草圈中。最好选用较长的角型热电偶，这样既保证了足够的插入深度，便于操作，又可防止接线盒处温升超过规定允许值。

（7）热电偶的故障维修和校验

1）常见故障及排除措施。在热电偶、补偿导线和显示仪表组成的测温系统中，热电偶的故障常常可以从显示仪表的指示异常反映出来。造成仪表示值异常的原因很多，在分析时应注意以下几方面。首先要充分掌握现场资料，了解清楚测温系统中热电偶、补偿导线和显示仪表等各组成部分的配置情况。如型号规格、极性等是否相应配套，准确度是否合格，绝缘、屏蔽、接地等是否良好，外界环境条件（温度、湿度、电源电压波动、干扰等）是否满足规定的技术要求等。其次，要找出测温系统中最易出问题的薄弱环节和重点检查部位，以便根据出现的异常现象，迅速地判断出故障产生的可能原因，通过检查，采取适当排除措施。

表7-27所列为指针式显示仪表本身正常时，热电偶的常见故障现象、可能造成的原因及排除措施。

表7-27 热电偶的故障、可能的原因及排除措施

（续）

2）热电偶的校验。热电偶在长期使用或存放过程中，或重新焊接热端后，热电极会被氧化、腐蚀及在高温下发生结晶等，使热电偶的热电特性发生变化，产生过大的测量误差。为了及时发现这种现象，热电偶在安装以前、存放或使用一定时间以及修复中重新焊接后，均应进行校验，以保证对热电偶的准确度要求。

工业用热电偶的校验常采用比较法。常用热电偶一般按表7-28规定的温度点进行校验，校验点温度不应偏离规定点温度±10℃。校验装置如图7-28所示，校验设备的技术规格见表7-29。

表7-28 常用热电偶的校验温度点

图7-28 热电偶校验装置示意图

1—自耦变压器 2—管式电炉 3—标准热电偶 4—被校热电偶 5—冰点槽 6—转换开关 7—直流电位差计 8—试管

表7-29 热电偶校验仪器设备

校验时，热电偶的安装与接线经校对无误后，用自耦变压器调节管式电炉的供电电压，使炉温升到预定的校验温度点（允差±10℃），并维持其恒定。当炉温变化小于0.2℃/min时，既可用直流电位差计测量被校验热电偶和标准热电偶的热电势。依次按相同方法校验下一点。根据各个校验点的读数，可以得到被校验热电偶和标准热电偶在各读数点的温度值，这两个温度的差值就是被校验热电偶在这个校验点温度时的误差值。如果被校验热电偶的误差超过规定的允许误差，则这支热电偶不准再继续使用。通常情况下，允许剪掉其热端，重新焊接、清洗处理后再次进行校验，以确定其能否再继续使用。

2.二次仪表

在热电偶高温计测温系统中，配套的显示仪表，称为二次仪表。常用的二次仪表有：动圈式测温仪表（或称测温毫伏计）、电子自动平衡记录仪、数字直读式显示仪表等。

（1）磁电动圈式测温仪表 磁电动圈式测温仪表是一种磁电式仪表，其核心部分是处于磁场中运动的可动线圈，它通过配接热电阻、热电偶等能够把温度信号变换成直流毫伏信号，实现对温度的自动检测与控制。

磁电动圈式测温仪表根据其配接的传感器不同可分为毫伏计式（配接热电偶或辐射传感器）和平衡电桥式（配接热电阻）；按其功能不同又可分为指示型和调节型。指示仪表只能指示温度；调节性仪表在指示型仪表的基础上，增加温度调节装置，既能指示温度又能自动调节温度。磁电动圈式测温仪表的分类见表7-30，磁电动圈式测温仪表型号命名见表7-31。

表7-30 磁电动圈式测温仪表的分类

表7-31 磁电动圈式测温仪表型号命名

磁电动圈式测温仪表具有结构简单、适应范围广、使用方便、价格低廉等特点。但在使用时不能承受较大振动，并需要注意外接电阻的调整，测量端与显示端的距离不能过大。

1）磁电动圈式仪表的测温原理。如图7-29所示，在永久磁铁4形成的磁场中放置一个与张丝（平面螺旋弹簧）2连接的动圈1，当动圈中有电流I通过时，就会受到一个电磁力矩的作用而带动指针5偏转，同时由于张丝扭转又产生一个反作用力矩，其值随偏转角度φ的增大而增大。当反作用力矩增大到与电磁力矩相等时，动圈就停在某一位置。偏转角φ的大小与通过动圈的电流I成正比，即

φ=CI （7-23）

式中 C——仪表常数，表示单位电流所引

起的偏转转角大小，即表征仪

表的灵敏度，其值与张丝几何尺寸、弹性模数、动圈的几何尺寸及磁感应强度有关。

当回路的总电阻R不变时，电流I应与输入的直流毫伏信号成正比，仪表配接热电偶时即与热电偶的总电势E成正比，即

固定在动圈上的指针停留的位置，就代表了动圈的偏转角，即代表了热电动势的大小。

根据热电动势与温度的关系，将刻度盘6用温度刻度，就可以直接读出被测温度值。

2）调节电路及仪表结构。XCT-101型仪表的调节电路由偏差检测机构、高频振荡器、检测线圈、直流放大器及继电器组成，如图7-30所示。仪表内部的测量结构主要有动圈、指针、张丝支承系统和磁路系统组成，仪表外形如图7-31所示。

图7-29 磁电动圈测量机构示意图

1—动圈 2—张丝 3—铁心 4—永久磁铁 5—指针 6—刻度盘

图7-30 XCT-101型仪表工作原理示意图

（2）自动平衡记录仪 电子自动平衡记录仪是冲天炉测温采用较多的二次仪表。下面重点介绍这类仪表的原理、特点和选用。

1）工作原理。自动平衡显示仪表是以平衡法作为测量的基本原理工作的，如图7-32所示。变送器将被测参数的非电量信号转换成电量信号（或直接测得的电量信号），送至测量系统，与反馈信号进行比较，其差值信号经电子放大后，控制平衡电动机，改变反馈信号，使差值为零，达到自动平衡的目的。平衡机构与显示机构相连，故同时在标尺和记录纸上指示或记录下被测参数的数值。

图7-31 XCT-101型仪表的外形

图7-32 自动平衡显示仪表工作原理

2）分类和特点。自动平衡显示仪表按其外形及所起作用有十个系列，其特点和应用范围见表7-32。

表7-32 自动平衡显示仪表分类、特点及应用

（续）

自动平衡显示仪表品种较全，广泛用于各种参量的检测。应用时可根据使用要求及现场使用条件进行选用。这类仪表具有下列优点：

①由于采用平衡电路，准确度较高。

②采用放大器作为检零元件，灵敏度较高。

③采用平衡电动机作为记录机构的动力源，力矩大，可以附带较多的附加装置，扩大了仪表的适用范围。

④测量端和显示端的允许距离大，即可就地安装，也可用于集中监测和控制。

自动平衡显示仪表的主要技术指标：

精度等级：0.5级，有的可达0.2级。

不灵敏区：0.25%，0.5%。

最小电量程：5mV、10mV。

信号源及连接导线总电阻，电位差计≤1000Ω。

全行程时间：2.5s，5s。

电源电压：220V（1±5%）。

电源频率：50Hz（1±5%）。

自动平衡显示仪表型号命名见表7-33。

XWB-101型圆图式仪表外形如图7-33所示。

图7-33 XWB-101型圆图式仪表外形

（3）全辐射高温计 全辐射高温计是根据物体在全波长范围内的辐射能量与其温度之间的函数关系而设计制造的。它的基本结构是：用辐射感温器作为一次仪表，用动圈仪表或电子电位差计作为二次仪表。以电子电位差计作为二次仪表的全辐射高温计，也称全辐射自动平衡指示调节仪。

辐射感温器的结构如图7-34所示，它能把被测物体的辐射能，经过透镜或反射镜聚焦在热敏元件上，热敏元件（热电堆或热敏电阻等）把辐射能转变为电参数。由于已知热电势与物体温度之间的关系，通过二次仪表测量出热电动势，从而直接在仪表面板上按温度刻度显示出温度值。

表7-33 自动平衡显示仪表型号命名方法

图7-34 辐射感温器的结构

1—物镜 2—铝合金壳体 3—补偿光栅 4—视场光栅 5—热电堆 6—接线柱 7—穿线管 8—后盖板 9—目镜

7.4.1.2 铁液温度的检测方法

（1）铁液间断测温方法

1）浸入式热电偶法。浸入式热电偶测温装置的基本结构是将热电偶装在测温钢管内，其长度根据使用轻便和现场的实际需要而定。管的端部装有石墨套管和石英管组合的测温头，管后端装一接线盒，用补偿导线连接二次仪表，如图7-35所示，测温头结构如图7-36和图7-37所示。

图7-35 浸入式热电偶结构

1—测温头 2—测温杆 3—接线盒 4—补偿导线 5—二次仪表

图7-36 测温头结构（一）

1—石英管 2—偶丝 3—绝缘管 4—石墨插头 5—石墨套管 6—测温杆（钢管）

测温时，将测温头埋入所测的铁液中，待指示仪表指针稳定，即可读得所测温度。

浸入式热电偶丝可根据测温范围和使用条件选用，包括：铂铑₁₀-铂；铂铑₃₀-铂铑₆；钨铼₅-钨铼₂₀和钨-钼等。偶丝直径一般为0.3～0.8mm，常用的为0.5mm。偶丝在高温下多次使用测量会被有害介质污染变质，引起热电特性的变化。因此，使用一定次数后，测量端需要更新，应根据污染情况剪去10～20mm，重新焊接处理检验后再用，这样可以保证热电偶的误差在5℃左右。

为保证测量的准确快速，应注意石英管的选择，一般壁厚应为0.7～1mm，过厚将影响测温的响应时间，使用过程中应随时检查石英管的侵蚀和污染情况，及时更换石英管，以防偶丝的损坏。此外二次显示仪表的精度等级应不低于0.5级，全行程时间应小于5s。

图7-37 测温头结构（二）

a）a型测温头 b）b型测温头

1—保护帽 2—石英管 3—外纸管 4—偶丝 5—高温水泥 6—绝缘管 7—填料 8—小纸管 9—补偿导线 10—插件

2）快速微型热电偶法。快速微型热电偶又称为消耗式热电偶，它是专为钢液、铁液测温而设计的。热电偶元件很小，每测量1～2次后即进行更换。其热电极采用直径0.1mm的铂铑₁₀-铂、铂铑₃₀-铂铑₆等材料，长度为25～40mm，冷端和补偿导线固定连接，再与插件连接。热电偶装在外径为3mm的透明石英U形管内，U形管外装有金属外保护帽，组成可更换的测温头。

快速微型热电偶测温装置如图7-38所示。它是由测温头、测温杆、导线和二次仪表所组成。测温头采用WRLB（YRY-EUK）时测温杆内装设相应的补偿导线，二次显示仪表全行程时间不小于3s。快速热电偶可根据实际需要按表7-34选用。

图7-38 快速微型热电偶测温装置

1—测温头 2—保护纸管 3—测温杆 4—导线 5—显示仪表

表7-34 快速热电偶分类及型号

3）便携式红外线测温仪。当用红外线辐射测温仪测量目标的温度时，首先要测量出目标在其波段范围内的红外线辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。

在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外线辐射能量。物体红外线辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系，因此，通过对物体自身辐射的红外线能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外线辐射测温所依据的客观基础。

红外线测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，如图7-39所示。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外线能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内置的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的辐射率为1。但是，自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，为了弄清和获得红外线辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外线辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即辐射率（辐射系数）。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的辐射率，就知道了任何物体的红外线辐射特性。影响辐射率的主要因素有：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

图7-39 便携式红外线测温仪

便携式红外线测温仪参数：

测温范围：600～2000℃。

工作温度：0～50℃。

工作波段：0.4～1.1μm。

测量精度：≤±1.0%（FS）。

距离系数：70∶1。

最小目标：ϕ10mm。

辐射系数：0.001～1.000。

显示方式：4位液晶显示。

测量功能：瞬时值、平均值、峰值，并具有读数保持功能。

主要特点：便携式红外线测温仪是一种非接触温度测量仪表。该仪表具有结构小巧、使用方便的特点，它选用性能稳定、可靠的红外线探测器件以及具有自动环境温度补偿功能的精密测量放大电路，通过光学系统接收被测目标的红外辐射能量并将之转变成电信号，再经过微处理器处理，由液晶显示器直接将被测目标的温度值显示出来。

4）间断测温操作方法

①应正确选择测温位置，测量冲天炉出铁温度时，应在出铁槽中距出铁口200～300mm处，浇包测温时应在出铁完毕堵住出铁口后，拨开熔渣，在包径的处测温。应特别注意浇包测温时，出铁前包内不得有剩渣和剩余铁液。

②测温时偶头插入深度应符合要求。在出铁槽测温，偶头应逆铁液流向，头部应全部埋入铁液中。在浇包中偶头应全部埋入铁液中插入深度不小于60mm。

③测温操作应准确、迅速、平稳，整个测温操作应在4～6s内完成，插入时间最多不得超过10s。浸入式热电偶时间可长一些。

④快速测温偶头在测温前应认真检查插件是否牢固、偶头有无损坏，如有损坏应更换新偶头。

（2）铁液的连续测温

1）铁液连续测温装置。铁液连续测温装置由可更换保护套管的埋入式热电偶、补偿导线、导线和二次显示仪表所组成。保护套管头部穿过炉衬耐火材料伸到被测的铁液中，热电偶后端装设适当的保护装置，以防铁液飞溅烧损或机械损伤。连续测温系统如图7-40所示。

图7-40 连续测温装置

1—大型长图式平衡记录仪 2—导线 3—埋管式热电偶 4—耐火材料保护套管 5—前炉

2）连续测温保护套管的选用。为保证热电偶能长期在高温铁液中连续工作，正确选用保护套管十分重要。一般要求用于连续测温的保护套管应具有：抗热振性好、耐高温、抗渣、抗氧化和能经受铁液冲刷侵蚀等性能。

铁液连续测温热电偶多采用三层保护套，如图7-41所示。即绝缘管、内保护管和外保护管三层，绝缘管一般采用双孔刚玉管，内保护管采用外径6～10mm，内径4～6mm的纯刚玉保护管。外保护管的种类较多，常用于铁液连续测温的外保护套管材料的种类和特点见表7-35。表中所列的氧化镁加钼和氧化锆加钼外保护套管使用寿命较长，价格较高，多用于连续开炉时间长或工作环境较恶劣的过桥铁液测温。石墨混合料外保护管，价格便宜，生产中应用比较广泛。各种石墨混合料外保护套管的使用性能见表7-36。

图7-41 可更换保护套管的热电偶结构

1—偶丝 2—绝缘管 3—内保护管 4—外保护管

表7-35 外保护套管材料的种类和特点

表7-36 石墨混合料外保护套管的使用性能

注：羊油干、白羊岭为一种白黏土的矿产名。

表7-36所列套管在HT200铁液中连续测温，平均熔损速度为0.1～0.5m/h。铁液含碳量低，熔损快；含碳量高，熔损慢。套管熔损还与渣蚀、铁液机械冲刷和氧化烧损等因素有关。因此，使用时应结合生产条件合理选用外保护管。

3）热电偶与二次仪表的选用。冲天炉铁液连续测温，多在炉缸、过桥和前炉等处检测，铁液温度多在1450℃以上。因此热电偶应选用铂铑₃₀-铂铑₆，它可以在1500℃累计使用1000h左右。此外也可采用价格低的钨铼₅-钨铼₂₀热电偶。

连续测温用的二次显示仪表，无特殊要求，可根据生产厂的具体条件及测温具体要求进行选用。有条件的单位可选用数字直读式显示仪表，以及大屏幕数字显示。铁液连续测温常用的二次仪表见表7-37。

表7-37 铁液连续测温常用的二次仪表

4）固定式红外线（双色）测温仪。双色红外线测温仪（见图7-42）是红外线测温仪的一种。双色测温仪是依据如下原理工作的：在选定的两个红外线波长和一定带宽下，它们的辐射能量之比随着温度的变化而变化。实际上，双色测温仪并没有亮度和颜色的含义，和亮度测温仪（光学高温计）相比，二者在原理上是不同的。这里“色”的含义应为红外线波长或光谱，即为“双红外线光谱测温仪”。利用两组带宽很窄的不同单色滤光片，收集两个相近波段内的辐射能量，将它们转化成电信号后再进行比较，最终由此比值确定被测目标的温度，因此它可以基本消除目标材料发射率调节的不便，采用双色测温仪测温灵敏度较高，与目标的真实温度偏差较小，受测试距离和其间吸收物的影响也较小，在中、高温范围内使用效果比较好。这是双色红外线测温仪与单色红外线测温仪相比具有的明显的优点。

双色红外线测温仪技术参数。

测温范围：700～1800℃。

测温精度：0.5%。

响应波长：0.7～1.1μm。

距离系数：50∶1100∶1或200∶1。

响应时间：5ms/10s。

发射率：0.050～1.000。

操作温度：0～70℃。

防护等级：IP65。

坡度K：0.800～1.200。

可调参数：比色系数、发射率、响应时间、温度单位℃/℉、存储方式。

瞄准：绿色LED/红色激光瞄准或透镜瞄准可选。

5）铁液连续测温操作

①正确合理地选择位置。根据实际需要，可在炉缸、过桥、前炉和浇包等部位设置测温点。各测温点选设时，应考虑所测温度能代表所测部位的情况，所测温度真实准确，测温装置安装拆换方便、操作安全可靠，测点不受周围物体散热和吸收的影响，不易与炉渣接触。

②埋管时应特别注意套管埋入铁液的深度和距各壁面的距离，一般套管埋入铁液深度为60～80mm，与各壁面距离不小于60mm。铁液连续测温装置的设置及埋装方法见表7-38。

图7-42 双色红外线测温仪

表7-38 铁液连续测温装置的设置及埋装方法

（续）

③修炉和停炉时，应注意对套管的保护，不使套管激冷激热，不能松动或损坏套管。

④埋装测温套管时，应注意将套管周围填料撞实，严格密封。

⑤测温开始前，套管中先不放入偶丝，待开风见铁后，管端预热至暗红色并确定无断裂渗漏现象时，再插入带绝缘管的热电偶。

⑥使用过程中出现故障时，应先将偶丝抽出，并及时排除故障。

⑦连续测温热电偶及二次仪表应定期检查校验。

（3）加料口炉气温度的检测 检测冲天炉加料口炉气温度的目的是为了掌握炉气带走的物理热，判断炉料预热效果及炉料下降的情况，并给热平衡计算提供依据。

1）炉气温度检测装置。加料口炉气温度检测一般采用镍铬-康铜和镍铬-镍硅热电偶，配用与之相应的毫伏计或电子自动平衡记录仪，组成炉气温度的检测装置。配用毫伏计时应注意外接电阻必须符合仪表要求。

2）检测方法。加料口炉气测温点通常设置在料线下400～500mm靠近炉壁处，可间断测温也可连续测温，间断测温应自开炉起每15～30min测量一次，直到加完最后一批料为止。

（4）热风温度的检测 预热送风是强化冲天炉熔炼的措施，风温是重要工艺参数之一。为掌握控制炉况，必须对热风温度进行检测。

1）热风温度检测装置。风温低于300℃时一般采用WNC-11型0～400℃带有金属保护套管的水银温度计，风温大于300℃时可采用镍铬-康铜或镍铬-镍硅热电偶配二次显示仪表作为检测装置，考虑测温准确可在热电偶上加装屏蔽罩。

2）检测方法。冲天炉热风温度的测温点多设在风箱或热风管道上。应注意测温热电偶的安装，一般热电偶端部应迎着气流运动的方向，至少应与气流方向垂直。热电偶的安装方法如图7-43所示。

热风温度检测多采用连续测温。

7.4.1.3 铁液温度的自动控制

自动调节铁液温度的目的，是使冲天炉出铁温度保持在规定的范围内，以满足工艺上的要求，对批量较大产品的连续生产具有较大实际价值。

在冲天炉熔炼过程中，提高铁液温度可采用增加焦耗、辅加燃料、提高热风温度和加氧等措施。由于受冲天炉炉料滞后或措施复杂等原因的影响，采用增加焦耗、辅加燃料的方法很难尽快取得效果。比较理想的方法是提高热风温度或是在风口或炉缸吹氧。喷氧调节铁液温度系统如图7-44所示。

图7-43 热电偶的安装方法

a）风箱 b）管道弯头处 c）倾斜于管道轴线 d）垂直于管道轴线