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      探討熱電偶的測(cè)溫原理

      發(fā)布時(shí)間:2011-07-28

      中心議題:
      • 探討熱電偶的測(cè)溫原理及其應(yīng)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(bǔ)償?shù)墓δ?/strong>

      熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件,是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路時(shí),當(dāng)兩接合點(diǎn) 熱電偶溫度不同時(shí),就會(huì)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(shí),顯示儀表將會(huì)指示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的溫度值。熱電偶的熱電動(dòng)熱將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng),它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān),與熱電極的長(zhǎng)度、直徑無關(guān)。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(hù)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(diǎn)是:

      ①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
      ②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50"+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量,某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。
      ③構(gòu)造簡(jiǎn)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(hù)套管,用起來非常方便。

      1.熱電偶測(cè)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(gè)閉合回路,如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)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,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國(guó)從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)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(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下:

      ① 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固;
      ② 兩個(gè)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.熱電偶冷端的溫度補(bǔ)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(shí)),而測(cè)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(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)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(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)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(duì)熱電偶這種電子元器件的基本應(yīng)用原理的討論,它的結(jié)構(gòu)形成,以及它的分類應(yīng)用等等,通過本文你能學(xué)到熱電偶的基本應(yīng)用知識(shí),本文對(duì)熱電偶的分析十分透徹,細(xì)心積累的人一定能從中有所收獲。
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