热电偶测温原理及常见故障
热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是:①测量精度高。
因热电偶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-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(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。
1.热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。
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,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
常用的热电偶材料有:热电偶分度号热电极材料正极负极S 铂铑10 纯铂R 铂铑13 纯铂B 铂铑30 铂铑6K 镍铬镍硅T 纯铜铜镍J 铁铜镍N 镍铬硅镍硅E 镍铬铜镍2.热电偶的种类及结构形成(1)热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)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。
热电阻测温原理及常见故障

热电阻及其测温原理在工业应用中,热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度。
对于500℃以下的中、低温度,热电偶的输出的热电势很小,这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高,否则难以实现精确测量;而且,在较低温区域,冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。
所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。
1、热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。
目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即R t=R t0[1+α(t-t0)]式中,R t为温度t时的阻值;R t0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为R t=Ae B/t式中R t为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。
相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。
金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。
2、工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看,大部分金属导体都有这个性质,但并不是都能用作测温热电阻,作为热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(最好呈线性关系)。
目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150易被氧化。
热电偶测温原理

热电偶测温原理热电偶是一种常用的测温装置,利用材料的热电效应来实现温度的测量。
它在工业、化学、能源和医疗等领域广泛应用。
本文将详细介绍热电偶的测温原理及其应用。
一、热电偶原理热电偶由两种不同金属导线连接而成,这两种金属导线分别称为热电偶的两个导线材料。
热电偶的原理基于热电效应,即当两种不同金属导线的两个接触点处于不同温度时,会产生电动势(即热电势)。
热电势的大小与两种金属的热电特性相关,通常用温度差和导线材料的热电系数来描述。
热电势可以通过热电偶的两个接线端产生,并通过外部电路进行测量。
二、热电偶的工作原理热电偶的工作原理可以概括为以下几个步骤:1. 两个接触点处于不同温度下。
2. 温度差导致两个接触点间产生热电势。
3. 热电势通过热电偶中的导线传递。
4. 热电偶的两个接线端测得的热电势可转换为温度值。
热电偶通常由两个金属导线材料组成,如铜-铜镍合金、铁-常数电阻合金等。
其中,铜-铜镍合金是最为常见的热电偶类型,被广泛应用于工业控制领域。
三、热电偶的测温误差修正尽管热电偶是一种常用的测温装置,但其测量结果可能存在一定的误差。
这主要是由于热电偶的温度特性和外部环境条件的影响所致。
为了减小误差并提高测温的准确性,可以进行误差修正。
常见的修正方法包括冷端补偿、导线温度补偿和线性修正等。
通过这些修正方法,可更准确地获得热电偶的测量结果。
冷端补偿是热电偶测温中最常用的修正方法之一。
由于热电偶的冷端温度与环境温度会产生热电势的变化,因此需要通过冷端补偿来减小这种误差。
一般情况下,可以通过将冷端引线的温度补偿电压与温度成正比关系进行修正。
导线温度补偿是另一种常用的修正方法。
由于热电偶的导线温度会对温度测量结果产生影响,特别是在长距离导线中。
通过对线路中不同温度点的测量和补偿,可以减小导线温度对测温结果的影响。
线性修正方法是基于热电偶的线性特性进行误差修正。
通过测量热电偶输出电压与温度之间的线性关系,可以推导出修正公式。
热电偶测温实验原理

热电偶测温实验原理一、什么是热电偶热电偶是一种常用的温度测量传感器,基于热电效应和材料导电性温度系数之间的关系工作。
热电偶由两个不同的金属或金属合金组成,其两端被紧密地连接在一起,并浸泡在测量的温度介质内。
当两端存在温度差时,由于温度差激励下导体内部产生热电动势,进而在热电偶两端产生一个微弱的电信号。
二、热电偶的特性热电偶具有如下特性:1.灵敏度高:热电偶产生的电信号与温度变化呈线性关系,敏感度较高。
2.可靠性高:热电偶材料具有较高的稳定性和耐腐蚀性,使用寿命长。
3.测量范围广:热电偶温度测量范围可达-200℃ ~ 2300℃,可适用于当前众多行业的高、低温度测量。
4.抗电磁干扰:热电偶信号的幅度较小,且存在热电偶两端相反的电信号,具有很好的抗电磁干扰性。
三、热电偶测温实验原理1.实验原理热电偶的测温原理是基于热电效应原理。
当两个不同导电材料连接在一起形成一个回路时,被测量的物体部分与回路的一端(冷端)相接触,另一端(热端)则与较高温度物体相接触,两侧温差产生的热电动势使电荷通过回路。
在热电偶测量中,测量实际上是测量热电偶两端的电压。
热电偶两端产生的电压信号与热电偶的参考电极温度相对应,经过校准后即可获得被测物体的温度。
2.实验材料实验中需要的材料如下:•热电偶•稳压电源•文件夹•油浴3.实验步骤实验步骤如下:1.将热电偶连接成功能齐全的读数器或万用表。
2.将热电偶中的端线用文件夹夹紧,并通电预热10分钟左右。
3.准备一个油浴,油浴温度可以通过稳压电源进行控制。
4.将热电偶热端浸入油浴中,记录热端的温度。
5.随着油浴在热端降温,记录相应的热电偶温度,形成温度时间序列数据。
6.实验完成后,通过数据处理和分析,得到温度的变化数字表格,可以绘制温度时间曲线,明确温度变化趋势。
四、总结热电偶是一种可靠、灵敏的温度传感器,广泛应用于科学研究中的温度测量工作中。
通过实验,可以进一步了解热电偶原理和温度测量方法,具有推动测量技术进步的重要意义。
热电偶温度计量常见问题的处理措施探讨

热电偶温度计量常见问题的处理措施探讨摘要:工业生产对大气温度的要求很高,为了确保大气温度符合生产规范,必须使用测量仪器来测量大气温度。
其中最常用的就是热电偶式温度表。
热电偶具有更多的优点,它可以更准确地测量出周围的温度,以指导生产操作。
由于热电偶式温度传感器可以与外界直接接触,避免了中间媒介的传递,因而测温精度高,误差也低。
另外,热电偶构造简单,外形可以任意改变,使用方便,价格比高。
然而,在使用过程中,必须有严格的操作规程,如果没有正确的使用方法,或者没有正确的维护方法,将会引起温度测量的误差,从而影响到实际的生产。
所以,有必要分析热电偶误差的原因,并找到相应的解决办法。
关键词:热电偶温度计量;常见问题;处理措施温度测量的方式有多种,最常用的有温度一次仪表的检定、温度二次仪表的校准、环境湿度校准等。
温度一次仪表是热电偶、热电阻等现场温度传感部件,温度的二次仪表是与温度传感器配合,接收其信号来测量温度的仪表,有模拟式、动圈式、自动平衡式、数显式等,输入的方式有热电偶和热电阻等。
在现实温度测量中,薄膜温度计,热电阻,气压温度计,双金属温度计等用于中低温度的测试,而中温度则采用了热电偶法。
通过对几个常用问题的剖析与处理,能够确保测量工作的准确性。
随着科技的进步,人们对测温精度的需求也在不断提高,这就需要尽量减少测温的误差。
1.热电偶工作原理温差计是利用塞贝克效应,将不同导电体的温差转换为电信号,然后将其转换为我们所能观察到的摄氏度。
随着温差的增大,不同导线间的电流也随之增大,形成的电信号也随之增大。
热电偶的温度非常的高,非常的敏感,测温的速度非常的快,而且可以和被测材料进行大范围的接触。
此外,还能实现对温度的远程遥控,为实现工业自动控制提供了极大的方便。
但是,热电偶也有其不足之处,那就是随着使用的次数越来越多,其精度会越来越低,最后得到的结果就会越来越不精确,这就需要我们在进行测试之前,必须找到可能出现错误的原因,并且还要对仪器进行保养,从而让温度计的精度得到提升。
热电偶测温系统中常见故障处理方法

热电偶测温系统中常见故障处理方法一、热电偶组成热电偶是工业上最常用的测温元件,它是由两种不同的导体或半导体一端焊接或绞接而成。
焊接的一端插入被测介质中感受被测温度,称为热电偶的工作端,又称测量端,热端;另一端与导线相连,称为自由端,又称为参考端,冷端。
热电偶基本结构由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒组成。
热电偶在长期使用过程中,其热电极会与周围介质作用发生物理或化学变化,或由于机械作用,产生局部应力(指结构部件承受压力和受载后在局部应力增高区域内考察点的总压力),使热电偶的热电特性发生变化,造成误差。
因此热电偶经过使用后,应该从外观鉴别其随坏程度,如损坏严重应予以报废,热电偶的损坏程度和鉴别方法如表1。
二、仪表故障分析流程热电偶测温系统,如果发生故障,分析流程如下:(1)先观察后动手。
当显示仪表失灵时,不要急于动手,可先观察一下仪表示数或者记录曲线的变化趋势。
若指针缓缓到达终点,一般是工艺原因造成;若指针突然跑到终点,一般是感温元件或者二次仪表发生故障。
在基本确定是仪表故障后,即可开始动手。
(2)先外部后内部。
故障究竟是发生在二次仪表的内部还是外部,一般的检查方法是先外部后内部,即先排除仪表接线端子以外的故障,然后再处理仪表内部故障。
另外还可以从二次表背部端子处加信号检查或用备用机芯换上试一试。
可根据生产现场条件用多种方法迅速区分内部还是外部毛病。
(3)先机械后线路。
在生产中发现,一台仪表机械部分故障的可能性比线路(电、气信号传递放大回路)部分多得多,且机械性故障比较直观,也容易发现。
所以在确定是仪表内部故障需检查元件时,应先检查机械部分,后查线路部分。
机械部分重点查有无断线、松动、接触不良等;线路部分重点查放大器。
(4)先整体后局部。
在排除机械故障的可能性后,就要检查整个电、气放大传递放大回路。
因线路部分由输入、比较、变换、放大、输出、驱动等多级组成。
所以首先要综观整台表的现象,大致估计问题出在哪一部分。
热电偶测温实验原理

热电偶测温实验原理热电偶是一种通过测量温度与产生热电势之间的关系来测量温度的设备。
原理上,它基于热电效应,即当两个不同金属连接在一起形成回路时,将会在其连接点之间产生微小的电压,这个现象被称为热电效应。
在热电偶中,由于两种不同性质的金属连接在一起,它们的电子结构会产生差异,从而导致电子在两种金属之间发生扩散。
当扩散电流通过闭合的回路时,就会发生热电流产生。
温度变化会导致往返电流产生,而这个往返电流的大小与温度之间存在一定的关系,通过测量这个电流就可以得到温度值。
因此,热电偶可通过测量电压或电流来测量温度。
1.准备材料:在热电偶实验中会使用到两种不同金属的导线,这两根导线的材料需要精确的控制。
最常使用的金属是铂和铑,这两种金属都有较好的热电特性。
为了保证实验的准确性,导线的长度和直径也需要精确的测量。
2.将导线连接:将两根不同材料的导线连接在一起,形成一个闭合的回路。
导线连接的位置通常被称为热敏电极。
确保导线连接牢固,并尽量避免接线处有杂散的接触。
3.连接测试电路:将热电偶连接到一个测试电路中。
测试电路通常由一个测量电压的电表或一个测量电流的电流计组成。
确保测试电路连接正确,并且电表或电流计可以精确的测量到所需的数值。
4.环境控制:在测量之前需要确保实验环境的温度稳定。
为了提高实验的准确性,可以使用恒温水槽等设备来控制环境温度。
5.测量数据:在一定时间范围内进行测量,并记录下测得的电压或电流数值。
由于温度与电压或电流之间存在特定的关系,这些数据可以用来计算出相应的温度值。
热电偶测温实验原理主要基于热电效应,利用不同金属的热电特性来测量温度。
在实验中,通过测量电压或电流来得出温度值。
由于热电效应的特性,热电偶可以在广泛的温度范围内以高精度进行测量。
然而,为了得到准确的测量结果,需要注意实验条件的控制和准备材料的选择。
同时,实验中还需要进行数据处理和计算,以得出正确的温度值。
热电偶原理和常见故障

热电偶原理和常见故障热电偶的应用原理热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是:①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的阻碍。
②测量范围广。
经常使用的热电偶从-50~+1600℃都可持续测量,某些特殊热电偶最低可测到-271--+2800℃如金铁镍铬和钨-铼。
③构造简单,利用方便。
热电偶一般是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有爱惜套管,用起来超级方便。
一、热电偶测温大体原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来,组成一个闭合回路。
由于两种不同金属所携带的电子数不同,当两个导体的二个执着点之间存在温差时,就会发生高电位向低电位放电现象,因此在回路中形成电流,温度差越大,电流越大,这种现象称为热电效应,也叫塞贝克效应。
热电偶确实是利用这一效应来工作的。
二、热电偶的种类及结构形成(1)热电偶的种类经常使用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、许诺误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在利用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一样也没有统一的分度表,要紧用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全数按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶靠得住、稳固地工作,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需牢固;②两个热电极彼此之间应专门好地绝缘,以防短路;③补偿导线与热电偶自由端的连接要方即靠得住;④爱惜套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3、热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一样都比较珍贵(专门是采纳贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低本钱,通常采纳补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳固的操纵室内,连接到仪表端子上。
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铂铑10-铂热电偶(S型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(SN)为纯铂,故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是:
①测量精度高。因热电偶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-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(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。
1.热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。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,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
附表1:铂铑10-铂热电偶分度表(分度号为S;参考端温度为0℃;mV)
附表2:铂铑13-铂热电偶分度表(分度号为R;参考端温度为0℃;mV)
附表3:铂铑30-铂铑6热电偶分度表(分度号为B;冷端温度为0℃;mV)
附表4:镍铬-镍硅热电偶分度表(分度号为K;冷端温度为0℃;mV)
附表5:镍铬-铜镍(康铜)热电偶分度表(分度号为E;冷端温度为0℃;mV)
K型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛中。
(N型热电偶)镍铬硅-镍硅热电偶
镍铬硅-镍硅热电偶(N型热电偶)为廉金属热电偶,是一种最新国际标准化的热电偶,是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点:K型热电偶在300~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定;在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极(NP)的名义化学成分为:Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4,负极(NN)的名义化学成分为:Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1,其使用温度为-200~1300℃。
B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长,测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中,也可短期用于真空中,但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿,因为在0~50℃范围内热电势小于3μV。
B型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。
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。
3.热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。其物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当,在我国一直难于推广,除在进口设备上的测温有所应用外,国内测温很少采用。1967年至1971年间,英国NPL,美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究,其结果表明,R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好,我国目前尚未开展这方面的研究。
上式表明,当两个热电极的材料选定后,热电势就是两个分别与接点温度有关的函数之差。如果冷端温度to保持不变,则fAB(to) = C(常数),那么,EAB(t,to)=fAB(t)–C,热电势就与热端温度t成一一对应关系。因此,测得热电势EAB(t,to),就可以确定被测温度t的数值,这就是热电偶测量温度的原理。
S型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。
(R型热电偶)铂铑13-铂热电偶
铂铑13-铂热电偶(R型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(RP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为13%,含铂为87%,负极(RN)为纯铂,长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。
为了使用方便,标准化热电偶的热端温度与热电势之间的对应关系都有函数表可查。这种函数表是在冷端温度为0℃条件下,通过实验方法制定出来的,称为热电偶分度表。热电偶分度表可用于表达热电偶的热电特性。几种常用热电偶的分度表见附表1~附表5。应注意to不等于0℃时不能使用分度表由t直接查EAB(t,to)值,也不能直接由EAB(t,to)查t
如把热电偶的两个冷端也连接起来则形成一个闭合回路,如图2-1所示,则当热端温度和冷端温度不相等,即t≠to时,回路中有电流流过,这说明在回路中产生了电动势,由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电(动)势,上述理象称为热电效应,或称塞贝克效应。热电偶就是利用热电效应来测量温度的。进一步的研究表明,热电势是由接触电势和温差电组成的。
(K型热电偶)镍铬-镍硅热电偶
镍铬-镍硅热电偶(K型热电偶)是目前用量最大的廉金属热电偶,其用量为其他热电偶的总和。正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10,负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3,其使用温度为-200~1300℃。
K型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强,价格便宜等优点,能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。
常用的热电偶材料有:
热电偶分度号热电极材料
正0铂铑6
K镍铬镍硅
T纯铜铜镍
J铁铜镍
N镍铬硅镍硅
E镍铬铜镍
2.热电偶的种类及结构形成
(1)热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。
= eAB(t)-[eA(t) - eA(to)] - eAB(to) + [eB(t) - eB(to)]
= [eAB(t) - eA(t) + eB(t)] - [eAB(tO) - eA(to) + eB(to)]
= fAB(t)–fAB(to)
由于温差电势比接触电势小,又t>tO,所以在总电势EAB(t,tO)中,接触电势eAB(t)所占百分比最大,故总电势EAB(t,to)的方向取决于eAB(t)的方向。又因A的电子密度大,所以A为正极,B为负极,在正热电极里,电势的方向由热端指向冷端。
3.热电势
综上所述,在图2-1所示的热电偶回路中,当t>t0,NA>NB时,回路内将产生两个接触电势eAB(t)和eAB(to),两个温差电势eA(t,to)和eB(t,to)。各电势的方向如图中所示。
这时,回路的总电势,即热电势EAB(t,to)是这些接触电势和温差电势的代数和,即
EAB(t,to)= eAB(t) - eA(,to) - eAB(to) + eB(t,to)
1.接触电势
两种均质导体A和B接触时,由于A和B中自由电子密度不同(设自由电子密度NA>NB),导体A将通过接点向导体B进行自由电子扩散,则A失电子,B积累电子,从而使接点两侧产生电位差,建立了静电场E,如图2-2所示,静电场E的存左将阻止自由电子继续扩散。当扩散力和电场力的作用相互平衡时。电子的扩散就相对停止,最终在接点两侧之间产生电势,此电势称为接触电势,用符号eAB(t)表示,其中t为接点处的温度,接触电势的大小与接触面温度t和两种导体的性质有关,方向如图2-2所示,由电子密度小的电极指向电子密度大的电极。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)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;
R型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。
(B型热电偶)铂铑30-铂铑6热电偶
铂铑30-铂铑6热电偶(B型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(BP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为30%,含铂为70%,负极(BN)为铂铑合金,含铑为量6%,故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃,短期最高使用温度为1800℃。