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热电偶工作原理及冷端补偿方法

小编收集了关于热电偶工作的一些资料。

  一、工作原理

  1.热电偶是测温仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,将温度信号转换成热电动力信号,通过温度变送器转换成4-20mA信号,并引入控制系统显示温度。

  2.热电偶测温的基本原理是两种不同的材料导体A和B形成一个闭合的回路,当两端有温度梯度时,会有电流通过回路,此时两端之间存在——温差电动势的电动势,称为塞贝克效应。

  3.热电偶的电极A和B通常通过电弧焊、电熔焊、钎焊等焊接在一起。焊点应光滑、直径小、接触良好、牢固,以增强热电偶的灵敏度和耐用性。

  4.两种成分不同的均匀导体为热电极,温度较高的一端为工作端T,温度较低的一端为自由端T0,通常处于某一恒定温度。电动势的方向和大小与导体的材料和两个触点的温度有关。这种现象叫做“热电效应”,由两种导体组成的回路叫做“热电偶”,这两种导体叫做“热电极”,而产生的电动势叫做“热电动势”,根据热电势与温度的函数关系,制作热电偶分度表。

  5.热电偶的热电势是热电偶工作端两端温差的函数,而不是冷端和工作端温差的函数。当热电偶的材料均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成分和两端温差有关。在确定两根热电偶丝的材料成分时,热电偶的热电势只与热电偶的温差有关,如果热电偶冷端温度保持在1,则热电偶的热电势只是工作端温度的单值函数。

  6、常用热电偶分度号

  (1)铂铑10-铂热电偶的测温范围为0~1600

  (2)铂-铑-30-铂-铑-6热电偶(分度号B)的测温范围为0~1700

  (3)镍铬镍硅热电偶(分度号为K)的测温范围为-200~1200

  (4)镍铬-康铜热电偶(分度号为E)的测温范围为-200~900

  二、冷端补偿

  当自由端温度为0时得到分度表,不同的热电偶有不同的分度表。根据热电效应原理,温差电动势与两端温度有关,给出了冷端温度为0时的分度表。但在实际使用中,冷端往往靠近被测物体,受环境温度影响,其温度无法保持在0,导致测量误差。因此,必须采取相应措施进行补偿或纠正,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,补偿导线。

  1.补偿线是在一定温度范围(0~100)内,与匹配热电偶的热电动势具有相同标称值的一对绝缘线,用于将热电偶与测量装置连接,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化引起的误差。

  2.热电偶材料是贵金属,补偿线相对便宜。通过将补偿线与热电偶冷端连接,热电偶输出的温度信号可以传输到数百米外的控制室,并发送到显示仪表或控制仪表。

  3.这相当于把热电偶延伸到一个温度恒定的地方,解决了热设备附近热电偶冷端温度高,温度不稳定的问题。使用方便,常用于热电偶安装。它们是特殊的导体,一种类型的补偿导体只能与相应的热电偶一起使用,正负极性不能颠倒。

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