熱電偶測(cè)溫原理及其應(yīng)用

1、熱電偶測(cè)溫原理及其應(yīng)用重點(diǎn)1、掌握熱電偶測(cè)溫原理 2、了解熱電偶測(cè)量電路及其補(bǔ)償方法 3、了解熱電偶應(yīng)用熱電偶簡(jiǎn)介熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測(cè)溫元件 它廣泛用來測(cè)量-200 C1300 C范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下，可測(cè)至2800 C的高溫或4K的低溫。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，準(zhǔn)確度高，測(cè)溫范圍廣等特點(diǎn)。由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電量進(jìn)行檢測(cè)，使溫度的測(cè)量、控制、以及對(duì)溫度信號(hào)的放大變換都很方便，適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量和自動(dòng)控制。在接觸式測(cè)溫法中，熱電溫度計(jì)的應(yīng)用最普遍。熱電偶測(cè)溫原理圖s 熱電效應(yīng)r7b1.定義: 由兩種導(dǎo)體組合而成，將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器叫做熱電偶2.測(cè)溫原理:熱電偶的測(cè)溫原

2、理基于熱電效應(yīng)。將兩種不同材料的導(dǎo)體 A和B串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)1 和2的溫 度不同時(shí)，如果T To 如上圖12-1熱電效應(yīng)， 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電動(dòng)勢(shì)記為Eab，導(dǎo)體A、B稱為熱電極。接點(diǎn)1通常是焊接在 一起的，測(cè)量時(shí)將它置于測(cè)溫場(chǎng)所感受被測(cè)溫度，故稱為測(cè)量端或 工作端，熱端。接點(diǎn)2要求溫度恒定，稱為 參考端或冷端3. 熱電效應(yīng) 導(dǎo)體A和B組成的熱電偶閉合電路 在兩個(gè)接點(diǎn)處分別由eABT與 eAB To 兩個(gè)接觸電勢(shì)，又因?yàn)門 To，在導(dǎo)體A和B中還各有 一個(gè)溫差電勢(shì)。所以閉合回 路總熱電動(dòng)勢(shì)Eab T,T o 應(yīng)為接觸電

3、動(dòng) 勢(shì)和溫差電勢(shì)的代數(shù)和，即：4閉合回路總熱電動(dòng)勢(shì)涇血丁,坊=它血舉血耳L 1 GsdT對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考溫度恒定時(shí)，總熱電動(dòng)勢(shì)就變成測(cè)量端溫度T的單值函數(shù)，即 Exb ( T , T 0 )= f ( T )。這就是熱電偶測(cè) 量溫度的根本原理。在實(shí)際測(cè)溫時(shí)，必須在熱電偶閉合回路中引入連接導(dǎo)線和儀表。三、有關(guān)熱電偶測(cè)溫的根本原那么由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路， 不管導(dǎo)體的橫截面積，長度以及溫度 分布如何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。如果熱電偶的兩根熱電極由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，那么，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電偶的溫度分布無關(guān)；如果熱電極為非均質(zhì)電極，并處于具有溫度梯度的溫場(chǎng) 時(shí)，將產(chǎn)

4、生附加 電勢(shì)，如果僅從熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)大小來判斷溫度的上下就會(huì)引起誤 差。1、均質(zhì)導(dǎo)體定那么:2、中間導(dǎo)體定那么：在熱電偶回路中 接入第三種材料 的導(dǎo)體，只要兩端的溫度相等，該導(dǎo)體 接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)這一定那么，可以將熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)斷開接入第三種導(dǎo)體，也可以將熱電偶的一種導(dǎo)體斷開接入第三種導(dǎo)體，只要每一種導(dǎo)體的兩端溫度相同，均不影響回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。在實(shí)際測(cè)溫電路中，必須有連接導(dǎo)線和顯示儀器， 假設(shè)把連接導(dǎo)線和顯示 儀器看成第三種導(dǎo)體，只要他們的兩端溫度相同，那么不影響總熱電動(dòng) 勢(shì)。3、參考電極定那么:兩種導(dǎo)體A, B 分別與參考電極C或稱標(biāo)準(zhǔn)電極組成熱電偶，如 果他

5、們所產(chǎn)生的熱電 動(dòng)勢(shì)為，A和B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可 用下式求得E朋劭=%口 + %咼由此可見，只要知道兩種導(dǎo)體分別與參考電極組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng) 勢(shì)，就可以依據(jù)參考電極定那么計(jì)算出兩導(dǎo)體組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì) 從而簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作。由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，易提純，所以人們多采用高純鉑 作為參考電極。四、常用熱電偶適于制作熱電偶的材料有300多種，其中廣泛應(yīng)用的有4050種。國 際電工委員會(huì)向世界各國推薦 8種熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶也有8種。分別是：鉑銠10-鉑(分度號(hào)為S)、 鉑銠13-鉑(R)、鉑銠30-鉑銠6(B)、鎳鉻-鎳硅(K)、鎳鉻- 康銅(E)、

6、鐵-康銅(J)、銅-康銅(T)和鎳鉻硅-鎳硅(N)。下面簡(jiǎn)要介紹 其中幾種五、幾種常用的熱電偶1、鉑銠10-鉑熱電偶1. 組成:由 0.5mm的純鉑絲和直徑相同的鉑銠絲制成，分度號(hào)為S。鉑銠絲為正極，純鉑絲為負(fù)極。2. 特點(diǎn):熱電性能好，抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用。長期適用 的溫度為1400C，超過此溫度時(shí)，即使在空氣中純鉑絲也將再結(jié)晶而使晶 粒增大。短期使用溫度為 1600C。在所有的熱電偶中， 它的準(zhǔn)確度等級(jí)最 高，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量高溫的熱電偶，其使用溫 度范圍廣(01600C ),均質(zhì)性及互換性好。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，熱電勢(shì)較小，需配靈敏度高的顯示儀表。2、鎳鉻-鎳硅(鎳鋁)熱電偶 1.組成: 鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極，分度號(hào)為 K。2.特點(diǎn)：使用溫度范圍寬501300C，高溫下性能較穩(wěn)定，熱電動(dòng)勢(shì)和溫度的關(guān)系近似線性，價(jià)格廉價(jià)，因此是 目前用量最大的一種熱電偶。它 適用于在氧化性和惰性氣氛中連續(xù)使用，短期使用溫度為1200C，長期使用溫度為1000C3、鎳鉻康銅熱電偶1. 組成 :鎳鉻為正極，康銅為負(fù)極，分度號(hào)為 E2. 特點(diǎn) :它的最大特點(diǎn)是在常用熱電偶中 熱電動(dòng)勢(shì)最大 ，即靈敏度最高，適 宜在250870C范圍內(nèi)的氧化性或惰性 氣氛中使用，尤其適宜在0C以 下使用。在濕度大的情 況下,較其他熱電偶耐腐蝕。4、銅 -