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熱電偶/溫度探頭的相關(guān)知識

來源:上海群特儀器儀表有限公司   2011年09月30日 11:52  

一,熱電偶/探頭是工業(yè)上常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)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(zhì)的影響。
②測量范圍廣。常用的熱電偶/探頭從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量,某些特殊熱電偶/探頭低可測到-269℃熱電偶/探頭熱電偶/探頭 (如金鐵鎳鉻),高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。
③構(gòu)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制,外有保護(hù)套管,用起來非常方便。

二,什么是熱電偶
        熱電偶是一種感溫元件, 屬于溫度測量中的接觸式測溫。它能將溫度信號轉(zhuǎn)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。

 
三,熱電偶/探頭測溫基本原理
       將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。就是所謂的塞貝克效應(yīng)。熱電偶/探頭就是利用這一效應(yīng)來工作的。
      導(dǎo)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 ( 通常處于某個恒定的溫度下>。
       根據(jù)熱電勢與溫度函數(shù)關(guān)系??芍瞥蔁犭娕挤侄缺怼7侄缺硎窃谧杂啥藴囟?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, 只要該材料兩個接點(diǎn)的溫度相同, 熱電偶所產(chǎn)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, 測得熱電勢后, 即可知道被測介質(zhì)的溫度。
 從理論上講, 任何兩種導(dǎo)體都可以配制成熱電偶, 但實(shí)際上并不是所有材料都能制作熱電偶, 故對熱電極材料必須滿足以下幾 點(diǎn):
(1) 熱電偶材料受溫度作用后能產(chǎn)生較高的熱電勢, 熱電勢和溫度之間的關(guān)系呈線性或近似線性的單值函數(shù)關(guān)系;
(2)能測量較高的溫度, 并在較寬的溫度范國內(nèi)應(yīng)用, 經(jīng)長期使用后, 物理、化學(xué)性能及熱電特性保持穩(wěn)定;
(3) 要求材料的電阻溫度系數(shù)要小, 電阻率高, 導(dǎo)電性能好, 熱容量要?。?
(4) 復(fù)現(xiàn)性要好, 便于大批生產(chǎn)和互換, 便于制定統(tǒng)一的分度表;
(5) 機(jī)械性能好, 材質(zhì)均勻;
(6)資源豐富, 價格便宜。
 
四.熱電偶/探頭的種類及結(jié)構(gòu)形成
(1)熱電偶/探頭的種類
常用熱電偶/探頭可分為:
1,標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭
2,非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭兩大類。
       所謂用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶/探頭,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。
        標(biāo)準(zhǔn)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標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶/探頭。

(2)熱電偶/探頭的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶/探頭可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)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(yīng)很好地絕緣,以防短路;
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶/探頭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。

(3).冷端的溫度補(bǔ)償
        由于熱電偶/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(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱 電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶/探頭的冷 端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到 儀表端子上。必須指出,熱電偶/探頭補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶/探頭的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。
        在使用熱電偶/探頭補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶/探頭連接端的溫度不能超過100℃

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