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探討熱電偶的測溫原理

發(fā)布時間:2011-07-28

中心議題:
  • 探討熱電偶的測溫原理及其應用
解決方案:
  • 列舉分析了熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成
  • 利用熱電偶冷端的溫度補償?shù)墓δ?/strong>

熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,是由兩種不同成分的導體兩端接合成回路時,當兩接合點 熱電偶溫度不同時,就會在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時,顯示儀表將會指示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢所對應的溫度值。熱電偶的熱電動熱將隨著測量端溫度升高而增長,它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關,與熱電極的長度、直徑無關。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、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。

其優(yōu)點是:

①測量精度高。因熱電偶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。常用的熱電偶從-50"+1600℃均可邊續(xù)測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-錸)。
③構(gòu)造簡單,使用方便。

熱電偶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,外有保護套管,用起來非常方便。

1.熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,如圖2-1-1所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點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。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

2.熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成


(1)熱電偶的種類


常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶,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。標準化熱電偶 我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。

(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式


為了保證熱電偶可靠、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(zhì)充分隔離。

3.熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶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(jié)省熱 電偶材料,降低成本,通常采用補償導線把熱電偶的冷 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,熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶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。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

4.總結(jié)
 
    本文通過對熱電偶這種電子元器件的基本應用原理的討論,它的結(jié)構(gòu)形成,以及它的分類應用等等,通過本文你能學到熱電偶的基本應用知識,本文對熱電偶的分析十分透徹,細心積累的人一定能從中有所收獲。
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