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簡要介紹熱電偶工作原理及種類結(jié)構(gòu)

作者: 時間:2011-12-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

前言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/161277.htm

是應(yīng)用熱電效應(yīng)實現(xiàn)溫度測量的敏感元件(光電式傳感器),即一種感溫元件(一次儀表)。在工業(yè)應(yīng)用上它的主要作用是檢測溫度,并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度(壓力傳感器)。只要掌握了才能更好的讓它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中(壓力傳感器),從而服務(wù)于我們的生活。那么,是什么呢?小編通過搜集整理資料,對熱電偶工作原理及其相關(guān)知識作了簡單的

熱電偶工作原理

兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的,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, 測得熱電動勢后, 即可知道被測介質(zhì)的溫度。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)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

熱電偶的形成

(1)熱電偶的

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。

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(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,它有與其配套的顯示儀表可供選用。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(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合的測量。

(2)熱電偶的形成

熱電偶的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:

 ?、俳M成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;

 ?、趦蓚€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;

 ?、鼙Wo(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

熱電偶測溫的優(yōu)點

  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(dá)+2800℃(如鎢-錸)。

 ?、蹣?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(hù)套管,用起來非常方便。

熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償技術(shù)

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(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。補(bǔ)償導(dǎo)線工作原理:補(bǔ)償導(dǎo)線工作原理:在一定溫度范圍內(nèi),具有與其匹配的熱電動勢標(biāo)稱值相同的一對帶絕緣包覆的導(dǎo)線叫補(bǔ)償導(dǎo)線。用它們連接熱電偶與測量裝置,以補(bǔ)償熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。

補(bǔ)償導(dǎo)線特點:

  ①熱電特性穩(wěn)定,電絕緣性能好,使用壽命長。

 ?、谌彳洠瑥澢阅苣芎?,使用方便。

 ?、郯矊硬牧戏€(wěn)定可靠,具有一定的耐溫性和耐寒性能。

對于熱電偶的熱電勢,應(yīng)注意如下幾個問題:

1:熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù);

2 :熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);

3:當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。

總結(jié)

熱電偶工作原理的進(jìn)步將帶動熱電偶技術(shù)的不斷發(fā)展。本文具體了有關(guān)熱電偶工作原理的知識,并對熱電偶的相關(guān)知識如:熱電偶的及結(jié)構(gòu)形成、熱電偶測溫的優(yōu)點、熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償技術(shù)等作了解析。



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