一、核心測溫元件：熱電偶的精準感知

• 常用熱電偶類型及適用場景：

• K 型熱電偶（鎳鉻 - 鎳硅）：適用于≤1200℃，成本低，線性度好，常用于中低溫馬弗爐（如 1000-1200℃）。

• S 型熱電偶（鉑銠 10 - 鉑）：適用于≤1600℃，精度高（允許誤差 ±1.5℃或 0.25% t），穩定性強，常用于 1400-1600℃高溫爐。

• B 型熱電偶（鉑銠 30 - 鉑銠 6）：適用于≤1800℃，在 1000℃以上精度優異，是 1700-1800℃超高溫馬弗爐的。

• 安裝位置設計：熱電偶探頭需直接插入爐膛內部（通常位于爐膛側壁或頂部），且遠離加熱元件（避免局部過熱干擾），同時靠近樣品放置區域，確保測量值貼近實際反應溫度。

二、信號處理：從熱電勢到溫度值的轉換

1. 信號放大：通過高精度運算放大器將微弱熱電勢放大，避免信號衰減導致的誤差。

2. 冷端補償：熱電偶的熱電勢與兩端溫差相關，而冷端（接線端）溫度易受環境影響（如室溫波動），控制器會內置冷端補償電路（如采用恒溫槽、電子補償芯片），實時修正冷端溫度變化帶來的偏差。

3. A/D 轉換：將模擬電信號轉換為數字信號，傳輸至微處理器進行計算，轉換精度越高（如 16 位或 24 位 A/D 芯片），溫度分辨率越細（可達 0.1℃）。

三、實時控溫與反饋：PID 算法的動態調節

• 實時對比：控制器將熱電偶測量的實際溫度與設定溫度進行實時比對，計算偏差值（設定值 - 實際值）。

• 動態調整：根據偏差值，PID 算法（比例 - 積分 - 微分）自動調節加熱功率（如通過晶閘管、固態繼電器控制加熱元件的電流）：

• 偏差大時，增大加熱功率，加速升溫；

• 接近設定值時，減小功率，避免超溫；

• 恒溫階段，微調功率抵消散熱損失，維持溫度穩定。

• 響應速度：控制器的采樣頻率可達 10 次 / 秒以上，確保對溫度波動的快速響應，使控溫精度通常達到 ±1℃（高溫段）甚至 ±0.5℃（中低溫段）。

四、抗干擾設計：減少外界因素對測溫的影響

1. 電磁屏蔽：加熱元件（如硅鉬棒、電阻絲）工作時會產生電磁干擾，熱電偶信號線需采用屏蔽線（外層接地），并遠離電源線，避免信號被干擾。

2. 爐膛熱場均勻性：若爐膛內溫度分布不均（如局部過熱），即使熱電偶精準，也會導致 “測量值≠樣品實際溫度”。因此，馬弗爐通過優化加熱元件布局（如兩側 + 底部加熱）、采用陶瓷纖維等保溫材料減少熱損失，使爐膛內溫度均勻性控制在 ±5℃以內（型號可達 ±1℃），從源頭降低測溫偏差。

3. 熱電偶老化校準：長期使用后，熱電偶可能因氧化、材質劣化導致精度下降，需定期通過標準溫度計校準（如將熱電偶與標準鉑電阻在恒溫槽中比對），確保測溫準確性。

總結