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熱電偶與熱電阻測(cè)溫原理分析和區(qū)別介紹

熱電偶

  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,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(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)大小的電流這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

  2.熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成

  (1)熱電偶的種類

  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。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、答應(yīng)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1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、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。

  2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:

 ?、俳M成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固;

  ②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;

 ?、垩a(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;

 ?、鼙Wo(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珍貴(特殊是采用貴金屬時(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補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。

  在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注重型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

  熱電阻

  熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

  1、熱電阻測(cè)溫原理及材料

  熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

  2、熱電阻的類型

  1)普通型熱電阻

  從熱電阻的測(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來影響。

  2)鎧裝熱電阻

  鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,最小可達(dá)φmm。與普通型 熱電阻相比,它有下列優(yōu)點(diǎn):①體積小,內(nèi)部無空氣隙,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)。

  3)端面熱電阻

  端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更準(zhǔn)確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

  4)隔爆型熱電阻

  隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。

相關(guān)產(chǎn)品:熱電阻 熱電偶 溫度傳感器 溫度變送器 進(jìn)口鉑電阻

 

  1.雖然都是接觸式測(cè)溫儀表但它們的測(cè)溫范圍不同熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境如鉑銠30---鉑銠6(B型)測(cè)量范圍為300度~~1600度 短期可測(cè)1800度.S型測(cè)一20~~1300(短期1600)K型測(cè)一50~~1000 (短期1200).XK型一50~~600(800)E型一40~~800(900).還有J型T型等.這類儀表一般用于500度以上的較高溫度因它們?cè)?中低溫區(qū)時(shí)輸出熱電勢(shì)很小(查表可以看一下)當(dāng)電勢(shì)小時(shí)對(duì)抗干擾措施和二次表和要求很高否則測(cè)量不準(zhǔn)還有在較低的溫度區(qū)域冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化 所引起的相對(duì)誤差就顯得很突出不易得到全補(bǔ)償。這時(shí)在中低溫度時(shí),一般使用熱電阻測(cè)溫范圍為一200~~500甚至還可測(cè)更低的溫度(如用碳電阻可測(cè)到 1K左右的低溫).現(xiàn)在正常使用鉑熱電阻Pt100(也有Pt50100和50代表熱電阻在0度時(shí)的阻值在舊分度號(hào)中用BA1BA2來表示BA1在0度時(shí) 阻值為46歐姆在工業(yè)上也有用銅電阻分度號(hào)為CU50和CU100但測(cè)溫范圍較小在一50~~150之間.在一些特別場(chǎng)合還有銦電阻錳電阻 等)

 

2.熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng).二次表是一個(gè)檢伏計(jì)或?yàn)榱颂岣呔葧r(shí)使用電子電位差計(jì).電阻是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性而工作的二次表是一個(gè)不平衡電橋.

  3.由熱電偶測(cè)溫原理可知只有在其冷端溫度恒定時(shí)被測(cè)溫度才與熱電勢(shì)成單值函數(shù)關(guān)系.在實(shí)際使用中就用一種熱電特性與相應(yīng)熱電偶特性相似的廉價(jià) 的連接導(dǎo)線(也稱為補(bǔ)償導(dǎo)線)使熱電偶冷端引伸到溫度相對(duì)恒定的地方(最好為0度)如用銅--康銅做補(bǔ)償導(dǎo)線來引申鎳鉻---鎳硅熱電阻.因此熱電偶到二 次表延長(zhǎng)線是兩根.熱電阻與二次表之間是用銅導(dǎo)線連接的為了減小環(huán)境變化引起的測(cè)量誤差一般均采用三線制接法其中有兩根導(dǎo)線將熱電阻串聯(lián)于相鄰的兩個(gè)橋臂 上另一根導(dǎo)線是引來電源.使用時(shí)要求每根導(dǎo)線的電阻值與調(diào)整電阻之和都保證為5歐姆(±0.01).

  工作中的現(xiàn)場(chǎng)判定.

  1.熱電偶. 熱電偶有正負(fù)極補(bǔ)償導(dǎo)線也有正負(fù)之分.首先保證連接配置確.在運(yùn)行中常見的有短路斷路接觸不良(有萬用表可判斷)和變質(zhì)(根據(jù)表面顏色來鑒別).檢查時(shí)要 使熱電偶與二次表分開.我在實(shí)踐中判斷的方法供大家參考:用工具短接二次表上的補(bǔ)償線表指示室溫(不是的話表壞)再短接熱電偶接線端子表批示熱電偶所在的 環(huán)境溫度(不是補(bǔ)償線有故障)再用萬用表mv檔大體估量熱電偶的熱電勢(shì)(如正常請(qǐng)檢查工藝).

  2.熱電阻.不外乎短路和斷路.用萬用表可判斷.在運(yùn)行中.懷疑短路只要將電阻端拆下一個(gè)線頭看顯示儀表如到最大熱電阻短路.回零導(dǎo)線短路.保證正常連接和配置時(shí)表值顯示低或不穩(wěn)保護(hù)管可能性進(jìn)水了.顯示最大熱電阻斷路.顯示最小短路.

  熱電偶

  熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一,熱電偶工作原理是基于賽貝克seeback效應(yīng)即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路,如兩連接端溫度不同,則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其長(zhǎng)處是:

 ?、贉y(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。

 ?、跍y(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量,某些非凡熱電偶最低可測(cè)到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。

 ?、蹣?gòu)造簡(jiǎn)樸,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來非常方便