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热电偶


     热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。
热电偶冷端补偿计算方法:
从毫伏到温度:测量冷端温度,换算为对应毫伏值,与热电偶的毫伏值相加,换算出温度;
从温度到毫伏:测量出实际温度与冷端温度,分别换算为毫伏值,相减後得出毫伏值,即得温度。
测温条件
是一种感温元件,是一种一次仪表,热电偶直接丈量温度。由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路,由于材质不同,不同的电子密度产生电子扩散,稳定均衡后就产生 了电势。当两端存在梯度温度时,回路中就会有电流产生,产生热电动势,温度差越大,电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。热电偶实际上是一种能量转换器,可将热能转换成电能。
热电偶的技术优势:热电偶测温范围宽,性能比拟稳定;丈量精度高,热电偶与被测对象直接接触,不受中间介质的影响;热响应时间快,热电偶对温度变化反响灵活;丈量范围 大,热电偶从-40~+ 1600℃ 均可连续测温;热电偶性能牢靠, 机械强度好。运用寿命长,装置便当。
电偶必需是由两种性质不同但契合一定要求的导体(或半导体)材料构成回路。热电偶丈量端和参考端之间必需有温差。
将两种不同资料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因此在回路中构成一个大小的电流,这 种现象称为热电效应。热电偶就是应用这一效应来工作的。
主要特点
1、装配简单,更换方便;
2、压簧式感温元件,抗震性能好;
3、测量精度高;
4、测量范围大(-200℃~1300℃,特殊情况下-270℃~2800℃);
5、热响应时间快;
6、机械强度高,耐压性能好;
7、耐高温可达2800度;
8、使用寿命长。
结构要求
热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
1、组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
2、两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
3、补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
4、保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
主要优点
1、测量精度高。因直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
2、测量范围广。常用的热电偶从零下50度——1600度均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269度(如金铁镍铬),最高可达2800度(如钨、铼)。
3、构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。

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