熱電偶原理:
熱電偶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。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量,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製,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,構成一個閉合回路,如圖2-1-1所
示。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。熱電偶就是利用這一效應來工
作的。
2.熱電偶的種類及結構形成
(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。所調用標準熱電偶是指國家
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,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範圍或數量級上均不及標準
化熱電偶,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 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,並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。
(2)熱電偶的結構形式 為了保證熱電偶可靠、穩定地工作,對它的結構要求如下:
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充分隔離。
3.熱電偶冷端的溫度補償
由於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)延伸到溫度比較穩定的控製室內,連接到 儀yi表biao端duan子zi上shang。必bi須xu指zhi出chu,熱re電dian偶ou補bu償chang導dao線xian的de作zuo用yong隻zhi起qi延yan伸shen熱re電dian極ji,使shi熱re電dian偶ou的de冷leng端duan移yi動dong到dao控kong製zhi室shi的de儀yi表biao端duan子zi上shang,它ta本ben身shen並bing不bu能neng消xiao除chu冷leng端duan溫wen度du變bian化hua對dui測ce溫wen的de影ying響xiang,不bu起qi補bu償chang作zuo用yong。因yin此ci,還hai需xu采cai用yong其qi他ta修xiu正zheng方fang法fa來lai補bu償chang冷leng端duan溫wen度dut0≠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℃。
熱電偶的正確使用:
ruredianouanzhuangdeweizhijicharushendubunengfanyinglutangdezhenshiwendudeng,huanjuhuashuo,redianoubuyingzhuangzaitaikaojinmenhejiarededifang,charudeshenduzhishaoyingweibaohuguanzhijingde8~10倍;熱re電dian偶ou的de保bao護hu套tao管guan與yu壁bi間jian的de間jian隔ge未wei填tian絕jue熱re物wu質zhi致zhi使shi爐lu內nei熱re溢yi出chu或huo冷leng空kong氣qi侵qin入ru,因yin此ci熱re電dian偶ou保bao護hu管guan和he爐lu壁bi孔kong之zhi間jian的de空kong隙xi應ying用yong耐nai火huo泥ni或huo石shi棉mian繩sheng等deng絕jue熱re物wu質zhi堵du塞sai以yi免mian冷leng熱re空kong氣qi對dui流liu而er影ying響xiang測ce溫wen的de準zhun確que性xing;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應盡可能避開強磁場和強電場,所以不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入幹擾造成誤差;熱re電dian偶ou不bu能neng安an裝zhuang在zai被bei測ce介jie質zhi很hen少shao流liu動dong的de區qu域yu內nei,當dang用yong熱re電dian偶ou測ce量liang管guan內nei氣qi體ti溫wen度du時shi,必bi須xu使shi熱re電dian偶ou逆ni著zhe流liu速su方fang向xiang安an裝zhuang,而er且qie充chong分fen與yu氣qi體ti接jie觸chu。
2、絕緣變差而引入的誤差
如(ru)熱(re)電(dian)偶(ou)絕(jue)緣(yuan)了(le),保(bao)護(hu)管(guan)和(he)拉(la)線(xian)板(ban)汙(wu)垢(gou)或(huo)鹽(yan)渣(zha)過(guo)多(duo)致(zhi)使(shi)熱(re)電(dian)偶(ou)極(ji)間(jian)與(yu)爐(lu)壁(bi)間(jian)絕(jue)緣(yuan)不(bu)良(liang),在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong),這(zhe)不(bu)僅(jin)會(hui)引(yin)起(qi)熱(re)電(dian)勢(shi)的(de)損(sun)耗(hao)而(er)且(qie)還(hai)會(hui)引(yin)入(ru)幹(gan)擾(rao),由(you)此(ci)引(yin)起(qi)的(de)誤(wu)差(cha)有(you)時(shi)可(ke)達(da)上(shang)百(bai)度(du)。
3、熱惰性引入的誤差
由於熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落後於被測溫度的變化,在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保bao護hu管guan直zhi徑jing較jiao小xiao的de熱re電dian偶ou。測ce溫wen環huan境jing許xu可ke時shi,甚shen至zhi可ke將jiang保bao護hu管guan取qu去qu。由you於yu存cun在zai測ce量liang滯zhi後hou,用yong熱re電dian偶ou檢jian測ce出chu的de溫wen度du波bo動dong的de振zhen幅fu較jiao爐lu溫wen波bo動dong的de振zhen幅fu小xiao。測ce量liang滯zhi後hou越yue大da,熱re電dian偶ou波bo動dong的de振zhen幅fu就jiu越yue小xiao,與yu實shi際ji爐lu溫wen的de差cha別bie也ye就jiu越yue大da。當dang用yong時shi間jian常chang數shu大da的de熱re電dian偶ou測ce溫wen或huo控kong溫wen時shi,儀yi表biao顯xian示shi的de溫wen度du雖sui然ran波bo動dong很hen小xiao,但dan實shi際ji爐lu溫wen的de波bo動dong可ke能neng很hen大da。為wei了le準zhun確que的de測ce量liang溫wen度du,應ying當dang選xuan擇ze時shi間jian常chang數shu小xiao的de熱re電dian偶ou。時shi間jian常chang數shu與yu傳chuan熱re係xi數shu成cheng反fan比bi,與yu熱re電dian偶ou熱re端duan的de直zhi徑jing、材(cai)料(liao)的(de)密(mi)度(du)及(ji)比(bi)熱(re)成(cheng)正(zheng)比(bi),如(ru)要(yao)減(jian)小(xiao)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu),除(chu)增(zeng)加(jia)傳(chuan)熱(re)係(xi)數(shu)以(yi)外(wai),最(zui)有(you)效(xiao)的(de)辦(ban)法(fa)是(shi)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)熱(re)端(duan)的(de)尺(chi)寸(cun)。使(shi)用(yong)中(zhong),通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)好(hao)的(de)材(cai)料(liao),管(guan)壁(bi)薄(bo)、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中,使用無保護套管的裸絲熱電偶,但熱電偶容易損壞,應及時校正及更換。
4、熱阻誤差
gaowenshi,rubaohuguanshangyouyicengmeihui,chenaifuzaishangmian,zerezuzengjia,zuairedechuandao,zheshiwendushizhibibeicewendudezhenzhidi。yinci,yingbaochiredianoubaohuguanwaibudeqingjie。