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溫度測(cè)量與熱電偶冷端補(bǔ)償
溫度測(cè)量
溫度測(cè)量是測(cè)量領(lǐng)域zui重要的功能之一,頻繁應(yīng)用于氣象觀測(cè)、環(huán)境研究、實(shí)驗(yàn)室以及其他各種生產(chǎn)過程。在特定條件下的產(chǎn)品制造與工業(yè)質(zhì)量保持穩(wěn)定方面,溫度測(cè)量是基礎(chǔ)且十分重要。因此,本文將描述工業(yè)領(lǐng)域溫度測(cè)量中廣泛使用的溫度傳感器的熱電偶和電阻溫度傳感器(RTD)的測(cè)量原理及熱電偶冷端補(bǔ)償相關(guān)知識(shí)。
熱電偶
熱電偶測(cè)溫的基本原理: 兩個(gè)不同導(dǎo)體A與B串接成一個(gè)閉合回路,如圖a所示,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同時(shí)(設(shè)T>T0),回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象是1821年德國科學(xué)家賽貝克(T.Seebeck)發(fā)現(xiàn)的,所以又稱塞貝克效應(yīng)。
1. 組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同時(shí),無論兩接點(diǎn)溫度如何,回路總熱電勢(shì)等于零。
2. 如果熱電偶兩接點(diǎn)的溫度相同,T=T0,則盡管導(dǎo)體A,B材料不同,熱電偶回路的總電勢(shì)亦為零。
熱電偶回路的總電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)溫度有關(guān),與A、B材料的中間溫度無關(guān)。
3. 在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體時(shí),只要這根導(dǎo)體的兩端溫度相同,則不會(huì)影響原來回路的
總熱電勢(shì)。這一性質(zhì)稱為中間導(dǎo)體定律。
類型 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
B |
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R/S |
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N |
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K |
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E |
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J |
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T |
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熱電阻
1. 不能進(jìn)行650℃以上的高溫測(cè)量。
2. 測(cè)量靈敏度約為熱電偶的10倍。
3. 能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定測(cè)量。
4. 機(jī)械強(qiáng)度低。
5. 響應(yīng)慢,不易測(cè)量微小或狹窄的部分。
6. 通過測(cè)量電流產(chǎn)生熱量。
7. 抗干擾性強(qiáng)。
8. 導(dǎo)線電阻會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。
熱電阻的溫度電阻率特性如下圖:
熱電阻的測(cè)溫原理: 熱電阻中通過一定的電流,用熱電阻兩端的電壓值除以這個(gè)電流值就可以求得熱電阻的電阻值,然后將其換算成溫度。
為了克服由于導(dǎo)線電阻對(duì)溫度測(cè)量造成的誤差,一般會(huì)采用三線制或四線制補(bǔ)償電路。
三線制與四線制的區(qū)別在于精度: 四線制較三線制測(cè)量精度更高,而四線制需要多一根電纜,成本較三線制更高。
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