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热电偶工作原理及冷端补偿方法

       一、工作原理

      1、万博官方登录 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,通过温度变送器转换成4-20mA信号引入到控制系统显示温度。

      2、热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体A和B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。

      3、热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。焊点要求圆滑、直径小、接触好、牢固,增强热电偶的灵敏度和耐用性。

      4、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T,温度较低的一端为自由端T0,自由端通常处于某个恒定的温度下。该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。

        这种现象称为“热电效应”,两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电动势则称为“热电动势”。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;

      5、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差,而不是热电偶冷端与工作端温度差的函数.当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关。当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一,热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。

      6、常用热电偶分度号

      (1)铂铑10-铂热电偶(分度号S)其测温范围为0~1600℃

      (2)铂铑30-app1manbetx客户端 6(分度号为B)其测温范围为0~1700℃

      (3)镍铬-镍硅热电偶(分度号为K)其测温范围为—200~+1200℃

      (4)镍铬-康铜热电偶(分度号为E)其测温范围为—200~+900℃

      二、冷端补偿

      1、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。从热电效应原理可知,其热电动势与两端温度均有关,而分度表是在冷端温度为0℃的条件下给出的。但在实际使用时,冷端常常靠近被测物,且受环境温度的影响,其温度无法保持0℃,这样就产生了测量误差。

      2、所以必须采取相应的措施来进行补偿或修正,常用的方法有冷端恒温法、补偿导线法、补偿电桥法、计算修正法等几种。

      三、补偿导线

      1、补偿导线是在一定温度范围内(0~100℃)具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线,用它们连接热电偶与测量装置,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。

      2、热电偶材料属于贵金属,而补偿导线相对便宜。用补偿导线与热电偶的冷端连结,就可以将热电偶输出的温度信号传输到远离数百米的控制室里,送给显示仪表或控制仪表。

      3、这就相当于把热电偶延长到温度恒定的地方,解决了热电偶冷端在热设备附近造成的高温和温度不稳定问题,使用方便,是热电偶安装中经常采用的。它们是专用导线,一种类型的补偿导线只能同相应的一类热电偶配套使用,而且正、负极性不可接反。