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热电偶探头的有关原理

时间:2022-09-16 10:30:56 点击次数:

一,什么是热电偶

  热电偶是一种感温元件,属于温度测量中的接触式测温。它能将温度信号转换成热电势信号,通过电气测量仪表的配合,就能测量出被测的温度。

  二,热电偶/探头是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:

  ①测量精度高。因热电偶/探头直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

  ②测量范围广。常用的热电偶/探头从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶/探头zui低可测到-269℃热电偶/探头热电偶/探头(如金铁镍铬),zui高可达+2800℃(如钨-铼)。

  ③构造简单,使用方便。热电偶/探头通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。

  三,热电偶/探头测温基本原理

  将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。就是所谓的塞贝克效应。热电偶/探头就是利用这一效应来工作的。

  导体A和B称为热电极。温度较高的一端(T〉叫工作端(通常焊接在一起);温度较低的一端(To〉叫自由端(通常处于某个恒定的温度下〉。

  根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度To=00C的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。

  在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电势后,即可知道被测介质的温度。

  从理论上讲,任何两种导体都可以配制成热电偶,但实际上并不是所有材料都能制作热电偶,故对热电极材料必须满足以下几点:

  (1)热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势,热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系;

  (2)能测量较高的温度,并在较宽的温度范国内应用,经长期使用后,物理、化学性能及热电特性保持稳定;

  (3)要求材料的电阻温度系数要小,电阻率高,导电性能好,热容量要小;

  (4)复现性要好,便于大批生产和互换,便于制定统一的分度表;

  (5)机械性能好,材质均匀;

  (6)资源丰富,价格便宜。

  四.热电偶/探头的种类及结构形成

  (1)热电偶/探头的种类

  常用热电偶/探头可分为:

  1,标准热电偶/探头

  2,非标准热电偶/探头两大类。

  所谓用标准热电偶/探头是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶/探头,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶/探头在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶/探头,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。

  标准化热电偶/探头我国从1988年1月1日起,热电偶/探头和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶/探头为我国统一设计型热电偶/探头。

  (2)热电偶/探头的结构形式为了保证热电偶/探头可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:

  ①组成热电偶/探头的两个热电极的焊接必须牢固;

  ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;

  ③补偿导线与热电偶/探头自由端的连接要方便可靠;

  ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

  (3).冷端的温度补偿

  在使用热电偶/探头补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶/探头连接端的温度不能超过100℃。

  由于热电偶/探头的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶/探头的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶/探头补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶/探头的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

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