熱電偶測溫原理及其應(yīng)用

1、<p>　　熱電偶測溫原理及其應(yīng)用 </p><p><b>　　重點(diǎn)</b></p><p>　　1、掌握熱電偶測溫原理</p><p>　　2、了解熱電偶測量電路及其補(bǔ)償方法</p><p><b>　　3、了解熱電偶應(yīng)用</b></p><p><b&g

2、t;　　一、 熱電偶簡介 </b></p><p>　　熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測溫元件. </p><p>　　它廣泛用來測量 -200 ℃ ~1300 ℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下，可 測至 2800 ℃的高溫或 4K 的低溫。</p><p>　　它具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，準(zhǔn)確度高，測溫范圍廣等特點(diǎn)。</p><p>　　

3、由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電量進(jìn)行檢測，使溫度的測量、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)距離測量和自動(dòng)控制。</p><p>　　在接觸式測溫法中，熱電溫度計(jì)的應(yīng)用最普遍。 </p><p>　　二、 熱電偶測溫原理 </p><p><b>　　1.定義: </b></p><p>　　由兩種導(dǎo)體組合而成,

4、將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢的傳感器叫做熱電偶。</p><p>　　2. 測溫原理 : 熱電偶的測溫原理基于熱電效應(yīng)。 </p><p>　　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 ＞ T 0 （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， 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) 。</p&

5、gt;<p>　　熱電動(dòng)勢記為 EAB ，導(dǎo)體 A 、 B 稱為熱電極。接點(diǎn) 1 通常是焊接在一起的， 測量時(shí)將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為測量端（或工作端，熱 端）。</p><p>　　接點(diǎn) 2 要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。 </p><p><b>　　3.熱電效應(yīng)</b></p><p>　　導(dǎo)體 A 和 B

6、 組成的熱電偶閉合電路在兩個(gè)接點(diǎn)處分別由eAB (T) 與 eAB (T0 )兩個(gè)接觸電勢 ，又因?yàn)?T ＞ T0 ，在導(dǎo)體 A 和 B 中還各有一 個(gè)溫差電勢。所以閉合回 路總熱電動(dòng)勢 EAB (T,T0 ) 應(yīng)為接觸電動(dòng)勢和溫差電勢的代數(shù)和，即： </p><p>　　4.閉合回路總熱電動(dòng)勢</p><p>　　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)勢就變成測量端溫度 T 的單

7、值函數(shù)，即 EAB ( Ｔ , T 0 )= f ( T ) 。這就是熱電偶測量溫度的基本原理。 </p><p>　　在實(shí)際測溫時(shí)，必須在熱電偶閉合回路中引入連接導(dǎo)線和儀表。 </p><p>　　三、 有關(guān)熱電偶測溫的基本原則 </p><p>　　由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(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。 </p>

8、<p>　　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)勢僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電偶的溫度分布無關(guān)； </p><p>　　如果熱電極為非均質(zhì)電極，并處于具有溫度梯度的溫場時(shí)，將產(chǎn)生附加電勢，如果僅從熱電偶的熱電動(dòng)勢大小來判斷溫度的高低就會(huì)引起誤差。 </p><p>　　1、均質(zhì)導(dǎo)體定則 :</p><p>　　2、中間導(dǎo)體定則:

9、</p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)這一定則，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。 </p><p>　　在實(shí)際測溫電路中，必須有連接導(dǎo)線和顯示儀

10、器，若把連接導(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，則不影響總熱電動(dòng)勢 。 </p><p>　　3、參考電極定則 : </p><p>　　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，如果他們所產(chǎn)生的熱電 動(dòng)勢為已知， A 和 B 兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢可用下式求得 </p><p>　　由此可見，只要知道兩種導(dǎo)體分別與參

11、考電極組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng)勢，就可以依據(jù)參考電極定則計(jì)算出兩導(dǎo)體組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng)勢。從而簡化了熱電偶的選配工作。 </p><p>　　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。 </p><p><b>　　四、 常用熱電偶 </b></p><p>　　適于制作熱電偶的材料有300多種，其中廣泛應(yīng)用的有

12、40~50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. </p><p>　　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)、鐵-康銅(J)、銅-康銅(T)和鎳鉻硅-鎳硅(N)。下面簡要介紹其中幾種 </p><p>　　五、幾種

13、常用的熱電偶</p><p>　　1、鉑銠 10- 鉑熱電偶 </p><p><b>　　1. 組成 : </b></p><p>　　由φ0.5mm 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。 </p><p><b>　　2. 特點(diǎn) :</b></

14、p><p>　　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 1400℃ ，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 1600℃ 。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)或測量高溫的熱電偶，其使用溫度范圍廣（ 0~1600℃ ）， 均質(zhì)性及互換性好。 </p><p>　　其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴 , 熱電勢較小，需配靈

15、敏度高的顯示儀表 。 </p><p>　　2、 鎳鉻 - 鎳硅 ( 鎳鋁 ) 熱電偶 </p><p><b>　　1.組成 : </b></p><p>　　鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極，分度號(hào)為K。 </p><p><b>　　2.特點(diǎn) ： </b></p><p>　　使

16、用溫度范圍寬（50~1300℃），高溫下性能較穩(wěn)定， 熱電動(dòng)勢和溫度的關(guān)系近似線性，價(jià)格便宜，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1200℃，長期使用溫度為1000℃ </p><p>　　3、鎳鉻 — 康銅熱電偶 </p><p><b>　　1. 組成 : </b></p><p>　　鎳

17、鉻為正極，康銅為負(fù)極，分度號(hào)為 E </p><p><b>　　2. 特點(diǎn) :</b></p><p>　　它的最大特點(diǎn)是在常用熱電偶中 熱電動(dòng)勢最大 ，即靈 敏度最高， 適宜在250~870℃范圍內(nèi)的氧化性或惰性 氣氛中使用 ,尤其適宜在0℃以下使用。</p><p>　　在濕度大的情 況下,較其他熱電偶耐腐蝕。 </p>&

18、lt;p>　　4、銅 - 康銅熱電偶 </p><p><b>　　1. 組成 :</b></p><p>　　純銅為正極，康銅為負(fù)極，分度號(hào)為 T 。</p><p><b>　　2. 特點(diǎn)： </b></p><p>　　在金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高，熱電絲均勻性好，使用溫度范圍 為 -200