溫度測(cè)量原理及接線方法

溫度測(cè)量原理及接線方法

熱電偶就是一種感溫元件,就是一種儀表。她直接測(cè)量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)熱電偶換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),通過(guò)電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)得溫度。熱電偶測(cè)溫得基本原理就是兩種不同成份得材質(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(guò),此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就就是所謂得塞貝克效應(yīng)(Seebeckeffect)。兩種不同成份得均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高得一端為工作端,溫度較低得一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定得溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度得函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表就是自由端溫度在0℃時(shí)得條件下得到得,不同得熱電偶具有不同得分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)得溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生得熱電勢(shì)將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中得影響。因此,在熱電偶測(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)得溫度。熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過(guò)引線與測(cè)量電路連接得端稱(chēng)為冷端)得溫度保持不變,其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定得比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí),冷端得(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量得準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成得影響稱(chēng)為熱電偶得冷端補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對(duì)她結(jié)構(gòu)要求如下:①組成熱電偶得兩個(gè)熱電極得焊接必須牢固;②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端得連接要方便可靠;④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。工作原理兩種不同成份得導(dǎo)體(稱(chēng)為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)得溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量得,其中,直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度得一端叫做工作端(也稱(chēng)為測(cè)量端或熱端),另一端叫做冷端(也稱(chēng)為補(bǔ)償端);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)生得熱電勢(shì)。熱電偶實(shí)際上就是一種能量轉(zhuǎn)換器,她將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生得熱電勢(shì)測(cè)量溫度,對(duì)于熱電偶得熱電勢(shì),應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題:1:熱電偶得熱電勢(shì)就是熱電偶工作端得兩端溫度函數(shù)得差,而不就是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差得函數(shù);常用熱電偶材料熱電偶分度號(hào)熱電極材料使用溫度范圍(℃)S鉑銠合金(銠含量10%)純鉑0-1400R鉑銠合金(銠含量13%)純鉑0-1400B鉑銠合金(銠含量30%)鉑銠合金(銠含量6%)0-1400

K鎳鉻鎳硅-200-+1000T純銅銅鎳-200-+300J鐵銅鎳-200-+600N鎳鉻硅鎳硅-200-+1200E鎳鉻銅鎳-200-+700類(lèi)別熱電偶類(lèi)別代號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍允許偏差限鉑銠30－鉑銠6WRRB0－1800℃±0、25%t鉑銠10－鉑WRPS0－1600℃±0、25%t

鎳鉻－鎳硅WRNK0－1300℃±0、75%t鎳鉻－康銅WREE0－800℃±0、75%t鉑銠13-鉑WRBR0-1600℃±0、25%t熱電偶得安裝要求對(duì)熱電偶與熱電阻得安裝,應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確,安全可考及維修方便,而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作、要滿足以上要求,在選擇對(duì)熱電偶和熱電阻得安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):

1、為了使熱電偶和熱電阻得測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分得熱交換,應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置,盡量避免在閥門(mén),彎頭及管道和設(shè)備得死角附近裝設(shè)熱電偶或熱電阻、

2、帶有保護(hù)套管得熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測(cè)量誤差,熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠得插入深度:

(1)對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度得熱電偶,一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)、如被測(cè)流體得管道直徑就是200毫米,那熱電偶或熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米;

(2)對(duì)于高溫高壓和高速流體得溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度),為了減小保護(hù)套對(duì)流體得阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電偶、淺插式得熱電偶保護(hù)套管,其插入主蒸汽管道得深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電偶得標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm;

(3)假如需要測(cè)量就是煙道內(nèi)煙氣得溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1m即可、

(4)當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過(guò)1m時(shí),應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管、熱電偶得正確使用1、安裝不當(dāng)引入得誤差如熱電偶安裝得位置及插入深度不能反映爐膛得真實(shí)溫度等,換句話說(shuō),熱電偶不應(yīng)裝在太靠近閥門(mén)和加熱得地方,插入得深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑得8～10倍;熱電偶得保護(hù)套管與壁間得間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入,因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間得空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫得準(zhǔn)確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃;熱電偶得安裝應(yīng)盡可能避開(kāi)強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng),所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差;熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)得區(qū)域內(nèi),當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí),必須使熱電偶逆著流速方向安裝,而且充分與氣體接觸。

2、絕緣變差而引入得誤差如熱電偶絕緣了,保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,在高溫下更為嚴(yán)重,這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)得損耗而且還會(huì)引入干擾,由此引起得誤差有時(shí)可達(dá)上百度。3、熱阻誤差高溫時(shí),如保護(hù)管上有一層煤灰,塵埃附在上面,則熱阻增加,阻礙熱得傳導(dǎo),這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度得真值低。因此,應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部得清潔,以減小誤差。4、熱惰性引入得誤差由于熱電偶得熱惰性使儀表得指示值落后于被測(cè)溫度得變化,在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小得熱電偶。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí),甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后,用熱電偶檢測(cè)出得溫度波動(dòng)得振幅較爐溫波動(dòng)得振幅小。測(cè)量滯后越大,熱電偶波動(dòng)得振幅就越小,與實(shí)際爐溫得差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大得熱電偶測(cè)溫或控溫時(shí),儀表顯示得溫度雖然波動(dòng)很小,但實(shí)際爐溫得波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確得測(cè)量溫度,應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小得熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比,與熱電偶熱端得直徑、材料得密度及比熱成正比,如要減小時(shí)間常數(shù),除增加傳熱系數(shù)以外,最有效得辦法就是盡量減小熱端得尺寸。使用中,通常采用導(dǎo)熱性能好得材料,管壁薄、內(nèi)徑小得保護(hù)套管。在較精密得溫度測(cè)量中,使用無(wú)保護(hù)套管得裸絲熱電偶,但熱電偶容易損壞,應(yīng)及時(shí)校正及更換。溫度補(bǔ)償由于熱電偶得材料一般都比較貴重(特別就是采用貴金屬時(shí)),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表得距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶得冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定得控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線得作用只起延伸熱電極,使熱電偶得冷端移動(dòng)到控制室得儀表端子上,她本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫得影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其她修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫得影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端得溫度差不能超過(guò)100℃大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)于熱電偶得熱電勢(shì),應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題:裝配熱電偶1:熱電偶得熱電勢(shì)就是熱電偶工作端與冷端兩端溫度函數(shù)得差,而不就是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差得函數(shù);2:熱電偶所產(chǎn)生得熱電勢(shì)得大小,當(dāng)熱電偶得材料就是均勻時(shí),與熱電偶得長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān),3:當(dāng)熱電偶得兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢(shì)得大小,只與熱電偶得溫度差有關(guān);若熱電偶冷端得溫度保持一定,這熱電偶得熱電勢(shì)僅就是工作端溫度得單值函數(shù)。將兩種不同材料得導(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,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B得兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2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)大小得電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作得。熱電阻工作原理熱電阻得測(cè)溫原理就是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體得電阻值隨著溫度得變化而變化得特性。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多得就是鉑和銅,現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其她二次儀表上。熱電阻種類(lèi)普通型熱電阻從熱電阻得測(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度得變化就是直接通過(guò)熱電阻阻值得變化來(lái)測(cè)量得,因此,熱電阻得引出線或各種導(dǎo)線電阻得變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻就是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成得堅(jiān)實(shí)體,她得外徑一般為φ2--φ8mm。與普通型熱電阻相比,她有下列優(yōu)點(diǎn):①體積小,內(nèi)部無(wú)空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后小;②機(jī)械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。鎧裝熱電阻就是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí),其電阻也隨著發(fā)生變化得特征來(lái)測(cè)量溫度得。當(dāng)阻值變化時(shí),工作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)得溫度值。常溫絕緣電阻熱電阻在環(huán)境溫度為15—35°C,相對(duì)濕度不大于80%,試驗(yàn)電壓為10—100V(直流)電極與外套管之間得絕緣電阻>100MΩ除此之外,還有端面熱電阻,隔爆型熱電阻等實(shí)際應(yīng)用目前熱電阻應(yīng)用最廣泛得熱電阻材料就是鉑和銅:鉑電阻精度高,適用于中性和氧化性介質(zhì),穩(wěn)定性好,具有一定得非線性,溫度越高電阻變化率越小;銅電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系,溫度線數(shù)大,適用于無(wú)腐蝕介質(zhì),超過(guò)150易被氧化。中國(guó)最常用得有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種,她們得分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種,她們得分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50得應(yīng)用最為廣泛。信號(hào)連接目前熱電阻就是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化得一次元件,通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其她一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),與控制室之間存在一定得距離,因此熱電阻得引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大得影響。熱電阻得引線主要有三種方式二線制:在熱電阻得兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)得方式叫二線制:這種引線方法很簡(jiǎn)單,但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r,r大小與導(dǎo)線得材質(zhì)和長(zhǎng)度得因素有關(guān),因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低得場(chǎng)合三線制:在熱電阻得根部得一端連接一根引線,另一端連接兩根引線得方式稱(chēng)為三線制,這種方式通常與電橋配套使用,可以較好得消除引線電阻得影響,就是工業(yè)過(guò)程控制中得最常用得。四線制:在熱電阻得根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線得方式稱(chēng)為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U,再通過(guò)另兩根引線把U引至二次儀表?？梢?jiàn)這種引線方式可完全消除引線得電阻影響,主要用于高精度得溫度檢測(cè)。熱電阻接線1、兩線制熱點(diǎn)阻:一點(diǎn)接a線,另一點(diǎn)接兩根線。2、三線制如三點(diǎn)必須找出a線,用萬(wàn)用表測(cè)對(duì)另兩個(gè)有電阻那就就是a線。a