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熱電偶探頭的有關原理

文字:[大][中][小] 發布時間:2014-10-5  瀏覽次數:1220
  一,什麽是熱電偶

  熱電偶是一種感溫元件, 屬於溫度測量中的接觸式測溫。它能將溫度信號轉換成熱電勢信號, 通過電氣測量儀表的配合, 就能測量出被測的溫度。

  二,熱電偶/探頭是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是:

  ①測量精度高。因熱電偶/探頭直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。

  ②測量範圍廣。常用的熱電偶/探頭從-50~ 1600℃均可邊續測量,某些特殊熱電偶/探頭最低可測到-269℃熱電偶/探頭熱電偶/探頭 (如金鐵鎳鉻),最高可達 2800℃(如鎢-錸)。

  ③構造簡單,使用方便。熱電偶/探頭通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限製,外有保護套管,用起來非常方便。

  三,熱電偶/探頭測溫基本原理

  將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路,當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。就是所謂的塞貝克效應。熱電偶/探頭就是利用這一效應來工作的。

  導體 A 和 B 稱為熱電極。溫度較高的一 端 (T 〉叫工作端 ( 通常焊接在一起 );溫度較低的一端 (To 〉叫自由端 ( 通常處於某個恒定的溫度下〉。

  根據熱電勢與溫度函數關係。可製成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度 To=00C 的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。

  在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時, 隻要該材料兩個接點的溫度相同, 熱電偶所產生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此, 在熱電偶測溫時, 可接入測量儀表, 測得熱電勢後, 即可知道被測介質的溫度。

  從理論上講, 任何兩種導體都可以配製成熱電偶, 但實際上並不是所有材料都能製作熱電偶, 故對熱電極材料必須滿足以下幾 點:

  (1) 熱電偶材料受溫度作用後能產生較高的熱電勢, 熱電勢和溫度之間的關係最好呈線性或近似線性的單值函數關係;

  (2)能測量較高的溫度, 並在較寬的溫度範國內應用, 經長期使用後, 物理、化學性能及熱電特性保持穩定;

  (3) 要求材料的電阻溫度係數要小, 電阻率高, 導電性能好, 熱容量要小;

  (4) 複現性要好, 便於大批生產和互換, 便於製定統一的分度表;

  (5) 機械性能好, 材質均勻;

  (6)資源豐富, 價格便宜。

  四.熱電偶/探頭的種類及結構形成

  (1)熱電偶/探頭的種類

  常用熱電偶/探頭可分為:

  1,標準熱電偶/探頭

  2,非標準熱電偶/探頭兩大類。

  所謂用標準熱電偶/探頭是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關係、允許誤差、並有統一的標準分度表的熱電偶/探頭,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶/探頭在使用範圍或數量級上均不及標準化熱電偶/探頭,一般也沒有統一的分度表,主要用於某些特殊場合的測量。

  標準化熱電偶/探頭 我國從1988年1月1日起,熱電偶/探頭和熱電阻全部按IEC國際標準生產,並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶/探頭為我國統一設計型熱電偶/探頭。

  (2)熱電偶/探頭的結構形式 為了保證熱電偶/探頭可靠、穩定地工作,對它的結構要求如下:

  ① 組成熱電偶/探頭的兩個熱電極的焊接必須牢固;

  ② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;

  ③ 補償導線與熱電偶/探頭自由端的連接要方便可靠;

  ④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

  (3).冷端的溫度補償

  在使用熱電偶/探頭補償導線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導線與熱電偶/探頭連接端的溫度不能超過100℃。

  由於熱電偶/探頭的材料一般都比較貴重(特別是采用貴 金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導線把熱電偶/探頭的冷 端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控製室內,連接到 儀表端子上。必須指出,熱電偶/探頭補償導線的作用隻起延伸熱電極,使熱電偶/探頭的冷端移動到控製室的儀表端子上,它本身並不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

 
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