熱電偶探頭的有關(guān)原理
閱讀：4068發(fā)布時間：2015-1-22
熱電偶探頭的有關(guān)原理
一，什么是熱電偶
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。
二，熱電偶/探頭是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)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(zhì)的影響。
?、跍y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zui低可測到-269℃熱電偶/探頭熱電偶/探頭(如金鐵鎳鉻)，zui高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。
?、蹣?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。
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。可制成熱電偶分度表。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,只要該材料兩個接點的溫度相同,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：
(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,熱容量要小;
(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：
?、俳M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;
?、鼙Ｗo(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
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℃。
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。
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