安徽全球通儀表線纜有限公司
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訪問(wèn)次數(shù):678更新時(shí)間:2022-04-06 08:03:23
熱電偶(thermocouple)是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件,它直接測(cè)量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),通過(guò)電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使
熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,

(圖1)
當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過(guò),此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的具有不同的分度表。
在回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在測(cè)溫時(shí),可接入測(cè)量?jī)x表,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后,即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過(guò)引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí),冷端的(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為的冷端補(bǔ)償正常。與測(cè)量?jī)x表連接用補(bǔ)償導(dǎo)線。
冷端補(bǔ)償計(jì)算方法:
從毫伏到溫度:測(cè)量冷端溫度,換算為對(duì)應(yīng)毫伏值,與的毫伏值相加,換算出溫度;
從溫度到毫伏:測(cè)量出實(shí)際溫度與冷端溫度,分別換算為毫伏值,相減後得出毫伏值,即得溫度
編輯本段主要特點(diǎn)
1、裝配簡(jiǎn)單,

(圖2)
更換方便;
2、壓簧式感溫元件,抗震性能好;
3、測(cè)量精度高;
4、測(cè)量范圍大(-200℃~1300℃,特殊情況下-270℃~2800℃);
5、熱響應(yīng)時(shí)間快;
6、機(jī)械強(qiáng)度高,耐壓性能好;
7、耐高溫可達(dá)2800度;
8、使用壽命長(zhǎng)。
結(jié)構(gòu)要求
的結(jié)構(gòu)形式為了保證可靠、

(圖3)
穩(wěn)定地工作,對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下:
1、組成的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固;
2、兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;
3、補(bǔ)償導(dǎo)線與自由端的連接要方便可靠;
4、保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
工作原理
兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為絲材或熱電極)兩端接合成回路,

(圖4)
當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的,其中,直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測(cè)量端),另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會(huì)指出所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。
實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度,對(duì)于的熱電勢(shì),應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題:
1、的熱電勢(shì)是工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù);
2、所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小,當(dāng)?shù)牟牧鲜蔷鶆驎r(shí),與的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān),只與材料的成份和兩端的溫差有關(guān);
3、當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)絲材料成份確定后,熱電勢(shì)的大小,只與的溫度差有關(guān);若冷端的溫度保持一定,這進(jìn)的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。[1]
常見(jiàn)種類
常用可分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化,一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化中國(guó)從1988年1月1日起,和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化為中國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型。
分度號(hào) | 熱電極材料 | |
正極 | 負(fù)極 | |
S | 鉑銠 10 | 純鉑 |
R | 鉑銠 13 | 純鉑 |
B | 鉑銠 30 | 鉑銠 6 |
K | 鎳鉻 | 鎳硅 |
T | 純銅 | 銅鎳 |
J | 鐵 | 銅鎳 |
N | 鎳鉻硅 | 鎳硅 |
E | 鎳鉻 | 銅鎳 |
從理論上講,任何兩種不同導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)都可以配制成,但是作為實(shí)用的測(cè)溫元件,對(duì)它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性,以及足夠的測(cè)量精度,并不是所有材料都能組成,一般對(duì)的電極材料,基本要求是:
1、在測(cè)溫范圍內(nèi),熱電性質(zhì)穩(wěn)定,不隨時(shí)間而變化,有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性,不易氧化或腐蝕;
2、電阻溫度系數(shù)小,導(dǎo)電率高,比熱??;
3、測(cè)溫中產(chǎn)生熱電勢(shì)要大,并且熱電勢(shì)與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系;
4、材料復(fù)制性好,機(jī)械強(qiáng)度高,制造工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。