熱電偶相關(guān)介紹

1、7/7熱電偶相關(guān)介紹一、電偶的應(yīng)用原理 熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是:測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50+10均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到29（如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+280（如鎢錸）。構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。1.熱電偶測(cè)溫基本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是

2、利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成(）熱電偶的種類(lèi)常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi)。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 我國(guó)從19年1月日起，熱電偶和熱電阻全部按IE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。（）熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

3、兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路; 補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠; 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3熱電偶冷端的溫度補(bǔ)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(shí))，而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱 電偶材料，降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)把熱電偶的冷 端(自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到 儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用.因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)必須注意型號(hào)相配,

4、極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)10.二、 鎧裝式熱電偶具有細(xì)長(zhǎng)、容易彎曲、熱響應(yīng)時(shí)間快、耐振動(dòng)、耐溫、抗壓和堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn).它可用作直接測(cè)量，也可以作為裝配式熱電偶的內(nèi)芯元件,以取代傳統(tǒng)的瓷珠串套式元件.尤其適宜安裝在管道之間狹窄、彎曲和要求快速反應(yīng)，微型化和特殊測(cè)溫場(chǎng)合。 鎧裝熱電偶通常由鎧裝偶元件、安裝固定裝置和接線(xiàn)裝置等主要部件組成。 特 點(diǎn)測(cè)量精度高,反應(yīng)靈敏。 熱響應(yīng)速度快（最快達(dá)0S)，不銹鋼外套,一次性拉撥成形。耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。管徑細(xì)有韌性，易彎曲，耐震動(dòng),能在狹窄、曲折位置安裝.作為裝配式熱電偶的測(cè)量元件使用時(shí)，能起到更換快捷,雙層保護(hù)作用三、 壓簧固定

5、式鎳鉻-康銅熱電偶通過(guò)壓簧將熱電偶端部與被測(cè)物的表面緊貼，以提高測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性,與顯示儀表等配套使用。熱電偶帶有軟性延長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，可以自由彎曲，具有時(shí)間常數(shù)小，使用方便等特點(diǎn)，適用于塑料擠出機(jī)、輕紡、食品等工業(yè)。 分度號(hào) E測(cè)量范圍 000反應(yīng)時(shí)間 S保護(hù)管材料 不銹鋼四、工業(yè)用隔爆熱電偶是一種溫度傳感器，在化學(xué)工業(yè)自控系統(tǒng)中應(yīng)用極廣，通過(guò)溫度傳感器，可將控制對(duì)象的溫度參數(shù)變成電信號(hào),傳遞給顯示、記錄和調(diào)節(jié)儀，對(duì)系統(tǒng)施行檢測(cè)、 調(diào)節(jié)和控制。 在化工廠(chǎng)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常伴有各種易燃、易爆等化學(xué)氣體、蒸汽，如果使用普通的熱電偶非常不安全,極易引起環(huán)境氣體爆炸。因此，在這些場(chǎng)合必須使用隔爆熱電偶作溫度傳

6、感器。 工作原理： 如果由兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體(熱電極）組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就有電流通過(guò)，那么兩端之間就存在熱電勢(shì)防爆原理:利用間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的接線(xiàn)盒等部件,將所有會(huì)產(chǎn)生火花、電弧和危險(xiǎn)溫度的零部 件都密封在接線(xiàn)盒內(nèi),當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過(guò)接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火焰和溫度不傳到腔外 五、鎢錸熱電偶是一種用于測(cè)溫與控溫的傳感器.主要應(yīng)用于冶金,化工，耐火材料等爐窯，煤氣化爐或硫磺回收裝置的溫度測(cè)量。另一用途主要適用于高溫真空及熱處理等各種真空爐的溫度測(cè)量。鎢錸絲主要應(yīng)用于高性能燈用電極，激光用電極，電子管用陰極等。提起熱電偶人們都會(huì)想到鉑銠熱電

7、偶、鎳锘鎳硅熱電偶等一系列用于測(cè)溫與控溫傳感器.但只要涉及到高溫領(lǐng)域，特別是1700以上的高溫,這些熱電偶便望塵莫及了，而被光學(xué)高溫計(jì)和光電高溫計(jì)等間接測(cè)溫儀器取代。在實(shí)踐應(yīng)用中,人們逐漸注意到這些間接測(cè)溫儀器難以達(dá)到要求，因?yàn)樗鼈兪艿江h(huán)境的限制，在測(cè)溫精度上更是不穩(wěn)定，于是，為了解決這種問(wèn)題，鎢錸熱電偶應(yīng)運(yùn)而生.鎢錸熱電偶的最突出的優(yōu)勢(shì)就在于它能勝任高達(dá)2000的高溫測(cè)溫，而且特別適用于還原氣氛（例如氫氣等）中使用,因此，鎢錸熱電偶越來(lái)越受到人們的重視.六、防爆熱電偶、應(yīng)用 通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算等配套使用。直接測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在碳?xì)浠衔锏缺ㄎ锏腃1300范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體

8、介質(zhì)以及固體表面溫度。、特點(diǎn) 多種防爆形式,防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好；測(cè)溫范圍大; 機(jī)械強(qiáng)度高,耐壓性能好； 、工作原理防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的接線(xiàn)盒等部件,將所有會(huì)產(chǎn)生火花,電弧和危險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線(xiàn)盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過(guò)接合面間隙熄火和冷卻,使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外,從而進(jìn)行隔爆.4、主要技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)IEC54IE1G/T168997JB/T5518B865、常溫絕緣電阻 熱電偶在環(huán)境溫度為01C,相對(duì)濕度不大于80，試驗(yàn)電壓為0050V(直流）電極與外套管之間的絕緣電阻1000。m七、裝配式熱電偶工業(yè)用裝配式熱電偶作

9、為測(cè)量溫度的變送器通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從0到1800范圍的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。裝配熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線(xiàn)盒等主要部件組成。 根據(jù)國(guó)家規(guī)定,本產(chǎn)品符合IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分度號(hào)的鉑銠30鉑銠6、鉑銠10鉑、鎳鉻-鎳硅、鎳鉻銅鎳四大類(lèi)裝配式、統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。主要技術(shù)數(shù)據(jù)溫度測(cè)量范圍和允許誤差 熱電偶類(lèi)別 代號(hào) 分度號(hào) 測(cè)溫范圍 允許偏差t 鉑銠30鉑銠 WRR 000 15或0.25t 鉑銠1鉑WPS 016 或025 鎳鉻-鎳硅WNK000 2。5或0。75t 鎳鉻-銅鎳 WRE E 60 2。5或0.7t

10、鉑電阻 ZP P0 050 （0。0.00 ）銅電阻 WZC Cu50 -010 （0.30+6.0 八、熱電偶分度的定義 熱電偶分度就是將熱電偶的熱端（測(cè)量端)置于若干個(gè)給定的溫度下，熱電偶的冷端(參考端）置于恒溫度或的冰點(diǎn)瓶?jī)?nèi)，測(cè)定其熱電勢(shì)值。通過(guò)各溫度點(diǎn)上測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)值來(lái)確定被測(cè)電動(dòng)勢(shì)與其對(duì)應(yīng)的溫度關(guān)系。熱電偶的分度方法通常采用純金屬定點(diǎn)法、比較法、黑空腔法、恒溫槽內(nèi)分度和整套分度法。 九、熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)及熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)介紹 補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用是將熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度相對(duì)穩(wěn)定的地方.熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理來(lái)測(cè)量溫度的,不同的兩種金屬其兩個(gè)端點(diǎn)結(jié)合在一起形成回路,同時(shí)兩個(gè)端點(diǎn)放在兩個(gè)不

11、同的熱源中,此時(shí)回路中產(chǎn)生電勢(shì),叫做熱電效應(yīng)。當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，產(chǎn)生的熱電勢(shì)就與熱端溫度成單值函數(shù)關(guān)系。工業(yè)中應(yīng)用時(shí)，一般都把冷端延長(zhǎng)到中控室溫度相對(duì)穩(wěn)定的地方,由于熱電偶一般都是較貴重的金屬,為了節(jié)省材料,采用與相應(yīng)熱電偶的熱電特性相近的材料做成的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，連接熱電偶,將信號(hào)送到控制室。由此可知,我們不能用一般的銅導(dǎo)線(xiàn)傳送熱電偶信號(hào)，同時(shí)對(duì)不同分度號(hào)的熱電偶其采用的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)也不同。 在一定溫度范圍內(nèi)，具有與所匹配的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)標(biāo)稱(chēng)值相同的一對(duì)帶絕緣包覆的導(dǎo)線(xiàn)叫補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，用它們將熱電偶與測(cè)量裝置聯(lián)接，以補(bǔ)償熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差,補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)因芯線(xiàn)合金絲材質(zhì)不同分為延長(zhǎng)型和補(bǔ)償型

12、兩種，而絕緣包覆層有塑料、氟塑料、玻璃纖維及帶金屬屏蔽電纜結(jié)構(gòu)型式等，產(chǎn)品主要應(yīng)用于各種惻混裝置,已被廣泛采用于電站、石化、化工、冶金等部門(mén)。十、為什么要對(duì)熱電偶進(jìn)行校驗(yàn)? 除了在生產(chǎn)廠(chǎng)須對(duì)熱電偶進(jìn)行校驗(yàn)以獲得出廠(chǎng)合格證外，在使用時(shí)也必須定期對(duì)熱電偶進(jìn)行校驗(yàn),這是由于在使用過(guò)程中，熱電偶熱端受氧化、腐蝕，其材料在高溫下產(chǎn)生再結(jié)晶，導(dǎo)致熱電特性發(fā)生變化，使測(cè)量產(chǎn)生誤差。因此，為使溫度測(cè)量滿(mǎn)足一定的精確度,必須對(duì)熱電偶進(jìn)行定期校驗(yàn),以確定其誤差大小。當(dāng)其誤差超出規(guī)定范圍時(shí)，要更換熱電偶或把原來(lái)的熱端剪去一段，重新焊接并經(jīng)過(guò)清洗校驗(yàn)合格后再使用。熱電偶、線(xiàn)性化、冷端補(bǔ)償溫度信號(hào)的檢測(cè)和控制，除了利用

13、有源元件外,多數(shù)是采用熱電阻或熱電偶。這里介紹熱電偶溫度信號(hào)的處理.熱電偶有著廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用得較多的有S、B、E熱電偶.但是，已有資料介紹N偶也有很大的應(yīng)用前途。這是由于N偶在高溫下抗氧化能力強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，能承受大幅度的溫度沖擊等等。由于偶開(kāi)發(fā)應(yīng)用較晚，所以沒(méi)有得到充分的利用.我們相信N偶很快會(huì)加入到主要的應(yīng)用范圍中來(lái)。 熱電偶檢測(cè)到的溫度信號(hào)有如下特點(diǎn)： （）能用到高溫的熱電偶,信號(hào)都較小，如B偶,180時(shí)只有13.585mV。即使是信號(hào)較大的K偶，在00C時(shí)，也只有52.398mV。這就意味著對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)要進(jìn)行放大. （)熱電偶分度表中給出的數(shù)據(jù)是以0為參考點(diǎn).實(shí)際應(yīng)用時(shí)，環(huán)境常常

14、不是0C。為熱電偶冷端創(chuàng)造一個(gè)0C環(huán)境，通常的作法是進(jìn)行冷端補(bǔ)償。 （3)熱電偶的溫度信號(hào)非線(xiàn)性很大，尤其是B偶。并且,各種熱電偶隨溫度的升高,在某一溫度下，熱電勢(shì)的增加量變小.這就使線(xiàn)性化變得困難。 由于上述原因，熱電偶的溫度信號(hào)調(diào)理電路就比較復(fù)雜。下邊我們主要介紹適用于各種熱電偶信號(hào)調(diào)理電路的冷端補(bǔ)償和線(xiàn)性化方法。 二、冷端補(bǔ)償 熱電偶的電勢(shì)差EAB為: 式中, Sbeck系數(shù)； T熱端或工作端的溫度；冷端或自由端的溫度。一般使用說(shuō)明書(shū)給出的EB-T曲線(xiàn)或數(shù)據(jù),都是以T=0給出的，因此,實(shí)際應(yīng)用時(shí)若00C應(yīng)進(jìn)行修正,稱(chēng)為冷端補(bǔ)償或應(yīng)用下式進(jìn)行修正。 式中,t0為冷端溫度。例如,利用K偶進(jìn)行溫度測(cè)量,當(dāng)t0=0C時(shí)，測(cè)得AB(T,t0)=.9mV，依K偶的分度表查得EB（0，)=AB（3，0)=2mV,則依前式得：mV 查表得904C。 熱電偶溫度信號(hào)非線(xiàn)性是比較大的，如偶,從0升高到180C,熱電勢(shì)從0變化到13。585mV,每100C熱電勢(shì)增加最大的約為最小的8倍。B偶的最大輸出