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热电偶测量回路干扰来源分析及抗干扰的措施

一、干扰来源分析

归纳为两大类：端间干扰和对地干扰。

（一）端间干扰：就是由于种种原因在仪表输入端之间出现交流信号

而造成对仪表的干扰，这种干扰又称横向干扰或线间干扰。

端间干扰电压的大小，可以用万用表（电压表）在仪表输入端测出，

一般情况下端间干扰电压约在几毫伏到几十毫伏的范围内。

（测量时万用表测量端钮不应接地，以免引进附加的对地干扰造成测量

误差）。

端间干扰来源

1、交变磁场：大功率变压器、交流电动机、强电流导线等周围都有较

强的交变磁场，如果补偿导线在邻近通过就会受到这些交变磁场的影

响，从而在输入回路中感应出交流电动势，从而形成干扰。

2、热电偶焊接在带电体上引进干扰：在一些特殊要求的测温场合下，

需要将热电偶的工作端焊接到用电流直接加热的金属试样的表面上。由

于在金属试样平行于电流方向的各点上存在电位差，从而引进了端间干

扰电压，其值为UCD,如果试样的截面是均匀的，则

UCD=UAB

UCD引起的干扰电压

UAB试样两端的加热电压

CD热电偶丝焊接点距离

AB试样长度

设UAB=5伏，AB=100㎜，CD=1㎜，则

UCD=5×103×1/100=50mV

3、日常大量遇到的端间干扰信号，是由于有干扰电流通过热电偶及其

连接导线或仪表测量系统串接的阻抗所产生的电压降而造成的。

（二）对地干扰：是指干扰电压出现于仪表输入端的一端（正端

或负端）对地之间的交流信号，这种干扰又称为纵向干扰。现场的对地

干扰电压的大小，可用万用表（电压表）跨接于仪表输入的一端（正端

或负端）与地之间测量，一般情况下对地干扰电压大多在几伏到几十伏

的范围内。

对地干扰的来源：

1、高温漏电产生的干扰

使用氧化铝或瓷质保护套管的热电偶测量电炉炉膛温度，在高温时人体

碰触到热电偶接头的金属或热电偶丝，会有触电的感觉，如果用试电笔

测量氖泡会暗暗发亮，测量热电偶对地之间的电压，可达几十伏的交流

电压。这种现象一般在700℃以上出现，温度愈高，测出的温度也愈

高。

这说明有些绝缘材料常温时是良好的绝缘体，但随着温度的升高，其绝

缘性能逐渐下降，甚至有些绝缘体在高温时会变成导电体，所有的耐火

砖，用氧化铝制成的热电偶保护管和热电极绝缘管都具有这种性质。

不同材料耐火砖的比电阻与温度关系

产品名称主要成分比电阻（欧/母厘米

3）常温1000℃1200℃1400℃1500℃（氧化铝

砖）Al2O365～95%133×106

17200610022001100

（耐火粘土

砖）

氧化镁砖MgO85%左右

137×106708000193000224002500

这些材料在常温时电阻是很高的，但随着温度升高，其绝缘性迅速降

低。

2、地电流干扰

附近大功率用电设备绝缘性能不良，对地就会有漏电流产生，或者利

用大地作为一条输电线，以及配电系统三相不平衡等都有是产生地电流

的原因。如果输入回路中有两个不同的接地点，例如补偿导线自由端直

接接地，而热电偶工作端又与金属保护管接触成第二个接地点，这样由

于a点和b点电位不相等，就会出现干扰电流i干，i干流经补偿导线电阻

R2，在R2上的电压降就会转化成端间干扰电压。

3、高压电场干扰

如果补偿导线靠近高压导线平等敷设，在高压电场的作用下，将有电

流i干通过高压导线和补偿导线之间

的分布容经过仪表输入端的接地电容（或分布电容）至地，这样i干在R

上的电压降就会转化成端间干扰电压。

（三）直流干扰

以上所谈的都是人们熟知的交流干扰。同样如果有外加的直流电流出

现在测量系统，也会影响仪表的正常工作。产生直流干扰的原因大致如

下：

1、附加热电势

从热电偶的测量原理可知，凡是两种不同的金属连接在一起，构成闭

合回路且在它们的连接点处于不同温度下会产生热电势。如果热电偶或

补偿导线的正负极接头，当温度不一致时，就会出现附加热电势。

2、化学电势

凡是两种不同的金属浸入盐类、碱类或酸类的水溶液中，在两种金属

导体之间会出现电势，称为化学电势。补偿导线是由两种不同金属材料

组成的。如果它浸润了上述溶液或其它电解液时便会产生化学电势而形

成干扰。