熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

1、熱電偶測(cè)溫性能實(shí)驗(yàn)報(bào)告一 熱電偶的工作原理，補(bǔ)償方法及其應(yīng)用1 熱電偶的工作原理（1）概況：熱電偶是一種感溫元件, 熱電偶的工作原理這就要從熱電偶測(cè)溫原理說起。一次儀表，直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào) , 通過電氣儀表 ( 二次儀表 ) 轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)溫度。 熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路 , 當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí) , 回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在 Seebeck 電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì)， 這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。 兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)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(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的

2、函數(shù)關(guān)系 , 制成熱電偶分度表 ; 分度表是自由端溫度在 0時(shí)的條件下得到不同的熱電偶具有不同的分度表。熱電偶回路中接入第三種金屬資料時(shí) , 只要該資料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同 , 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將堅(jiān)持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此 , 熱電偶測(cè)溫時(shí) , 可接入測(cè)量?jī)x表 , 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后 , 即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。 B 熱電偶工作原理： 兩種不同成份的導(dǎo)體 ( 稱為熱電偶絲材或熱電極 ) 兩端接合成回路， 當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)， 回路中就會(huì)發(fā)生電動(dòng)勢(shì)， 這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。 熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度丈量的其中，直接用作丈量介質(zhì)溫度的一端叫做工作

3、端 ( 也稱為丈量端 ) 另一端叫做冷端 ( 也稱為彌補(bǔ)端 ) 冷端與顯示儀表或配套儀表連接， 顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。 熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器， 將熱能轉(zhuǎn)換為電能， 用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度（2）分類：（S 型熱電偶）鉑銠10- 鉑熱電偶鉑銠 10- 鉑熱電偶（ S 型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為 0.5mm，允許偏差 -0.015mm，其正極（SP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金， 其中含銠為 10%，含鉑為 90%，負(fù)極（ SN）為純鉑，故俗稱單鉑銠熱電偶。該熱電偶長(zhǎng)期最高使用溫度為 1300，短期最高使用溫度為 1600。S 型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度最高，

4、穩(wěn)定性最好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 它的物理，化學(xué)性能良好， 熱電勢(shì)穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于 S 型熱電偶具有優(yōu)良的綜合性能，符合國(guó)際使用溫標(biāo)的S 型熱電偶，長(zhǎng)期以來曾作為國(guó)際溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，“ITS-90 ”雖規(guī)定今后不再作為國(guó)際溫標(biāo)的內(nèi)查儀器，但國(guó)際溫度咨詢委員會(huì)（CCT）認(rèn)為S 型熱電偶仍可用于近似實(shí)現(xiàn)國(guó)際溫標(biāo)。S 型熱電偶不足之處是熱電勢(shì)，熱電勢(shì)率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。（R型熱電偶）鉑銠13- 鉑熱電偶鉑銠 13- 鉑熱電偶（ R 型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為 0.

5、5mm，允許偏差 -0.015mm，其正極（RP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金， 其中含銠為 13%，含鉑為 87%，負(fù)極（ RN）為純鉑，長(zhǎng)期最高使用溫度為 1300，短期最高使用溫度為 1600。R型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 其物理，化學(xué)性能良好， 熱電勢(shì)穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。 由于 R型熱電偶的綜合性能與S 型熱電偶相當(dāng)，在我國(guó)一直難于推廣，除在進(jìn)口設(shè)備上的測(cè)溫有所應(yīng)用外，國(guó)內(nèi)測(cè)溫很少采用。 1967 年至 1971 年間，英國(guó) NPL，美國(guó) NBS和加拿大 NRC三大研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)合作研究，其結(jié)果表

6、明， R型熱電偶的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性比 S 型熱電偶均好，我國(guó)目前尚未開展這方面的研究。R型熱電偶不足之處是熱電勢(shì)，熱電勢(shì)率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。（B 型熱電偶）鉑銠30- 鉑銠 6 熱電偶鉑銠 30- 鉑銠 6 熱電偶（ B 型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差 -0.015mm，其正極（ BP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為 30%，含鉑為 70%，負(fù)極（ BN）為鉑銠合金，含銠為量6%，故俗稱雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長(zhǎng)期最高使用溫度為1600，短期最高使用溫度為1800。B 型熱電偶在熱電偶系列中具

7、有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)溫上限高等優(yōu)點(diǎn)。 適用于氧化性和惰性氣氛中， 也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中。B 型熱電偶一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)樵?50范圍內(nèi)熱電勢(shì)小于3 V。B 型熱電偶不足之處是熱電勢(shì)，熱電勢(shì)率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。（K 型熱電偶）鎳鉻 - 鎳硅熱電偶鎳鉻 - 鎳硅熱電偶（ K 型熱電偶）是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。 正極（KP）的名義化學(xué)成分為： Ni ：Cr=90：10，負(fù)極（ KN）的名義化學(xué)成分

8、為： Ni ： Si=97：3，其使用溫度為 -2001300。K 型熱電偶具有線性度好， 熱電動(dòng)勢(shì)較大， 靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)， 能用于氧化性惰性氣氛中。 廣泛為用戶所采用。K 型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。（N型熱電偶）鎳鉻硅 - 鎳硅熱電偶鎳鉻硅 - 鎳硅熱電偶（ N型熱電偶）為廉金屬熱電偶，是一種最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶，是在 70 年代初由澳大利亞國(guó)防部實(shí)驗(yàn)室研制成功的它克服了 K 型熱電偶的兩個(gè)重要缺點(diǎn)： K 型熱電偶在 300500間由于鎳鉻合金的晶格短程有序而引起的熱電動(dòng)勢(shì)不

9、穩(wěn)定； 在 800左右由于鎳鉻合金發(fā)生擇優(yōu)氧化引起的熱電動(dòng)勢(shì)不穩(wěn)定。正極（ NP）的名義化學(xué)成分為： Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，負(fù)極（ NN）的名義化學(xué)成分為： Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用溫度為 -2001300。N型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜，不受短程有序化影響等優(yōu)點(diǎn), 其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶 , 是一種很有發(fā)展前途的熱電偶.N型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。（E 型熱電偶）鎳鉻 - 銅鎳熱電偶鎳鉻 - 銅鎳熱電偶（ E

10、 型熱電偶）又稱鎳鉻 - 康銅熱電偶，也是一種廉金屬的熱電偶，正極（ EP）為：鎳鉻 10 合金，化學(xué)成分與KP相同，負(fù)極（ EN）為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為： 55%的銅， 45%的鎳以及少量的錳，鈷，鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為 -200900。E 型熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)之大，靈敏度之高屬所有熱電偶之最，宜制成熱電堆，測(cè)量微小的溫度變化。對(duì)于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏， 宜用于濕度較高的環(huán)境。E 熱電偶還具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅- 康銅，鐵 - 康銅熱電偶，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為用戶采用。E 型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性氣氛中，熱電勢(shì)均勻性較差。（ J

11、型熱電偶）鐵 - 銅鎳熱電偶鐵- 銅鎳熱電偶（ J 型熱電偶）又稱鐵 - 康銅熱電偶，也是一種價(jià)格低廉的廉金屬的熱電偶。它的正極（ JP）的名義化學(xué)成分為純鐵，負(fù)極（ JN）為銅鎳合金，常被含糊地稱之為康銅，其名義化學(xué)成分為： 55%的銅和 45%的鎳以及少量卻十分重要的錳，鈷，鐵等元素，盡管它叫康銅，但不同于鎳鉻 - 康銅和銅 - 康銅的康銅，故不能用EN 和 TN 來替換。鐵 - 康銅熱電偶的覆蓋測(cè)量溫區(qū)為-2001200，但通常使用的溫度范圍為0750J 型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn) , 廣為用戶所采用。J 型熱電偶可用于真空，氧化，

12、還原和惰性氣氛中，但正極鐵在高溫下氧化較快，故使用溫度受到限制，也不能直接無保護(hù)地在高溫下用于硫化氣氛中。（T 型熱電偶）銅 - 銅鎳熱電偶銅- 銅鎳熱電偶（ T 型熱電偶）又稱銅 - 康銅熱電偶，也是一種最佳的測(cè)量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極（ TP）是純銅，負(fù)極（ TN）為銅鎳合金，常之為康銅，它與鎳鉻 - 康銅的康銅 EN通用，與鐵 - 康銅的康銅 JN 不能通用，盡管它們都叫康銅，銅 - 銅鎳熱電偶的蓋測(cè)量溫區(qū)為 -200350。T 型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn) , 特別在 -2000溫區(qū)內(nèi)使用，穩(wěn)定性更好，年穩(wěn)定性可小于 3V，

13、經(jīng)低溫檢定可作為二等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低溫量值傳遞。T 型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差，故使用溫度上限受到限制2 熱電偶的補(bǔ)償1. 補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇補(bǔ)償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場(chǎng)合進(jìn)行正確選擇。 例如 ,k 型偶應(yīng)該選擇 k 型偶的補(bǔ)償導(dǎo)線 , 根據(jù)使用場(chǎng)合 , 選擇工作溫度范圍。通常kx 工作溫度為 -20 100, 寬范圍的為 -25 200。普通級(jí)誤差為 2.5 , 精密級(jí)為 1.5 。2. 接點(diǎn)連接與熱電偶接線端 2 個(gè)接點(diǎn)盡可能近一點(diǎn) , 盡量保持 2 個(gè)接點(diǎn)溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致 , 儀表柜有風(fēng)扇的地方 , 接點(diǎn)處要保護(hù)不要使得風(fēng)扇直吹到接點(diǎn)。3.

14、使用長(zhǎng)度因?yàn)闊犭娕嫉男盘?hào)很低 , 為微伏級(jí) , 如果使用的距離過長(zhǎng) , 信號(hào)的衰減和環(huán)境中強(qiáng)電的干擾偶合 , 足可以使熱電偶的信號(hào)失真 , 造成測(cè)量和控制溫度不準(zhǔn)確 , 在控制中嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度波動(dòng)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn) , 通常使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的長(zhǎng)度控制在15 米內(nèi)比較好 , 如果超過 15 米 , 建議使用溫度變送器進(jìn)行傳送信號(hào)。溫度變送器是將溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送, 抗干擾強(qiáng)。4. 布線補(bǔ)償導(dǎo)線布線一定要遠(yuǎn)離動(dòng)力線和干擾源。在避免不了穿越的地方, 也盡可能采用交叉方式 , 不要平行。5. 屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線為了提高熱電偶連接線的抗干擾性 , 可以采用屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)干擾源較多的場(chǎng)

15、合 , 效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴(yán)格接地 , 否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用 , 反而增強(qiáng)干擾。熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是來延伸熱電極即移動(dòng)熱電偶的冷端， 與顯示儀表聯(lián)接構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。本產(chǎn)品等效采用 IEC 584-3 熱電偶第三部份補(bǔ)償導(dǎo)線國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。絕緣層和護(hù)層選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)氟塑料， 并采用整體連續(xù)擠出新工藝， 使該產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐酸、堿、耐磨和不燃延之性能，可浸入油水中長(zhǎng)期使用。使用溫度在 60-205-260 ，屬于當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。產(chǎn)品主要應(yīng)用于各種測(cè)溫裝置，已被廣泛用核電、石油、化工、冶金、電力等部門。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是來延伸熱電極即移動(dòng)熱電偶的冷端， 與顯示儀表聯(lián)接構(gòu)成測(cè)溫系

16、統(tǒng)。 本產(chǎn)品采用 GBT 4989-94熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ( 等效采用 IEC584-3熱電偶第三部分補(bǔ)償導(dǎo)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ) ，絕緣層和護(hù)層選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)氟塑料，并采用整體連續(xù)擠出新工藝，使該產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐酸，堿、耐磨和不燃延之性能， 可浸入油水中長(zhǎng)期使用。 使用溫度 60 205260，屬于當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。 產(chǎn)品主要應(yīng)用于各種測(cè)溫裝置， 已被廣泛用于石油、 化工、冶金、電力等部門。3 熱電偶的實(shí)際應(yīng)用： 主要是進(jìn)行溫度的測(cè)量與其補(bǔ)償作用，廣泛應(yīng)用于很多科技領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。二 熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的相關(guān)介紹1、調(diào)試注意事項(xiàng)（1）必須在板子焊接無誤后方可進(jìn)行調(diào)試， 板子各電源線對(duì)地電阻不得小于 2K 歐姆否則不允許通電。（2）所領(lǐng)電源，應(yīng)先用萬用電表檢查各個(gè)輸出電壓如有問題，立即向老師反映。（3）線路板各引出線應(yīng)該長(zhǎng)約25 厘米，以便作業(yè)， 各個(gè)連接處均要焊接牢靠。（4）杯中水面一般高于70%（5）所領(lǐng)物品領(lǐng)走時(shí)要登記