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熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度
熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結構卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。
工作原理
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路,
熱電偶當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(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質導體為熱電極,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。根據熱電動勢與溫度的函數關系,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。
熱電偶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,即可知道被測介質的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時,冷端的(環境)溫度變化,將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償正常。與測量儀表連接用專用補償導線。
熱電偶冷端補償計算方法:
從毫伏到溫度:測量冷端溫度,換算為對應毫伏值,與熱電偶的毫伏值相加,換算出溫度;
從溫度到毫伏:測量出實際溫度與冷端溫度,分別換算為毫伏值,相減後得出毫伏值,即得溫度。
測溫條件
熱電偶高清圖片是一種感溫元件,是一種一次儀表,熱電偶直接丈量溫度。由2種不同成分材質的導體組成的閉合回路,由于材質不同,不同的電子密度產生電子擴散,穩定均衡后就產生 了電勢。當兩端存在梯度溫度時,回路中就會有電流產生,產生熱電動勢,溫度差越大,電流就會越大。測得熱電動勢之后即可曉得溫度值。熱電偶實際上是一種能量轉換器,可將熱能轉換成電能。
技術優勢:
熱電偶測溫范圍寬,性能比擬穩定;丈量精度高,熱電偶與被測對象直接接觸,不受中間介質的影響;熱響應時間快,熱電偶對溫度變化反響靈活;丈量范圍 大,熱電偶從-40~+ 1600℃ 均可連續測溫;熱電偶性能牢靠, 機械強度好。運用壽命長,裝置便當。
電偶必需是由兩種性質不同但契合一定要求的導體(或半導體)材料構成回路。熱電偶丈量端和參考端之間必需有溫差。
將兩種不同資料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因此在回路中構成一個大小的電流,這 種現象稱為熱電效應。熱電偶就是應用這一效應來工作的。
主要特點
1、裝配簡單,熱電偶更換方便;
2、壓簧式感溫元件,抗震性能好;
3、測量精度高;
4、測量范圍大(-200℃~1300℃,特殊情況下-270℃~2800℃);
5、熱響應時間快;
6、機械強度高,耐壓性能好;
7、耐高溫可達2800度;
8、使用壽命長。
結構要求
熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、
熱電偶穩定地工作,對它的結構要求如下:
1、組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;
2、兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;
3、補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;
4、保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。
兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,
熱電偶當兩個接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質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生的熱電勢。
熱電偶實際上是一種能量轉換器,它將熱能轉換為電能,用所產生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數;
2、熱電偶所產生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
3、當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;若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路,如圖所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
6常見種類 常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國設計熱電偶。
熱電偶分度號 | 熱電極材料 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3、熱惰性引入的誤差 由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化, 熱電偶在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環境許可時,甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后,用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大,熱電偶波動的振幅就越小,與實際爐溫的差別也就越大。當用時間常數大的熱電偶測溫或控溫時,儀表顯示的溫度雖然波動很小,但實際爐溫的波動可能很大。為了準確的測量溫度,應當選擇時間常數小的熱電偶。時間常數與傳熱系數成反比,與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比,如要減小時間常數,除增加傳熱系數以外,效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中,通常采用導熱性能好的材料,管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中,使用無保護套管的裸絲熱電偶,但熱電偶容易損壞,應及時校正及更換。 4、熱阻誤差 高溫時,如保護管上有一層煤灰,塵埃附在上面,則熱阻增加,阻礙熱的傳導,這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此,應保持熱電偶保護管外部的清潔,以減小誤差。 故障處理 熱電偶輸入產生故障判別法: 按照儀表接線圖進行正確接線通電后,儀表先是顯示儀表的熱電偶分度號, 熱電偶接著顯示儀表量程范圍,再測儀表下排的數碼管顯示設定溫度,儀表上排數碼管顯示測量溫度。若儀表上排數碼管顯示不是發熱體的溫度,而顯示“OVER"、“0000"或“000"等狀況,說明儀表輸入部位產生故障,應作如下試驗: 1)把熱電偶從儀表熱電偶輸入端拆下,再用任何一根導線把儀表熱電偶輸入端短路。通電時,儀表上排數碼管顯示值約為室溫時,說明熱電偶內部連線開路,應更換同類型熱電偶。若還是以上所說的狀況,說明儀表在運輸過程中,儀表的輸入端被損壞,要調換儀表。 2)把上述故障儀表的熱電偶拆去,換用旁邊運行正常的同種分度號儀表上接入的熱電偶,通電后,原故障儀表上排數碼管顯示發熱體溫度時,說明熱電偶連線開路,更換同類型熱電偶。 3)把有故障的熱電偶從儀表上拆下來,用萬用表放在測量歐姆(R)*1檔, 熱電偶用萬用表兩表棒去測熱電偶兩端,若萬用表上顯示的電阻值很大,說明熱電偶內部連接開路,更換同類型熱電偶。否則有一定阻值,說明儀表輸入端有問題,應更換儀表。 4)按照儀表接線圖接線正確,若儀表通電后,儀表上排數碼管顯示有負值等現象,說明接入儀表的熱電偶“+"與“—"接錯而造成的。只要重新調換一下即可。 5)接線正確儀表在運行時,儀表上排數碼管顯示的溫度與實際測量的溫度相差40度~70度。甚至相差更大,說明儀表的分度號與熱電偶的分度號搞錯。按熱電偶分度號B、S、K、E等熱電偶的溫度與毫伏(MV)值的對應關系來看,同樣溫度的情況下,產生的毫伏值(MV)B分度號最小,S分度號次小,K分度號較大,E分度號,按照此原理來判別。 常見故障分析及處理:
溫度補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時), 主要優點 1、測量精度高。因直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。 選擇方法 熱電偶是兩種不同的導體連接在一起形成的, 選擇熱電偶選擇熱電偶時需考慮下列因素: 您感興趣的產品PRODUCTS YOU ARE INTERESTED IN
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