熱電偶應(yīng)用及測(cè)溫原理

        熱電偶測(cè)溫原理及其應(yīng)用重點(diǎn)：
        1、掌握熱電偶測(cè)溫原理
        2、了解熱電偶測(cè)量電路及其補(bǔ)償方法 　　 　　
        3、了解熱電偶應(yīng)用 　　 　　
        一、熱電偶簡(jiǎn)介 　　 　　
        熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測(cè)溫元件.它廣泛用來(lái)測(cè)量-200℃~1300℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下，可測(cè)至2800℃的高溫或4K的低溫.它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，準(zhǔn)確度高，測(cè)溫范圍廣等特點(diǎn).由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電量進(jìn)行檢測(cè)，使溫度的測(cè)量、控制、以及對(duì)溫度信號(hào)的放大變換都很方便，適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量和自動(dòng)控制。在接觸式測(cè)溫法中，熱電溫度計(jì)的應(yīng)用很普遍。 　　 　　
        二、熱電偶測(cè)溫原理：
        1.定義:由兩種導(dǎo)體組合而成,將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器叫做熱電偶。2.測(cè)溫原理:熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)1和2的溫度不同時(shí)，如果T＞T0（如上圖12-1熱電效應(yīng)），在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電動(dòng)勢(shì)記為EAB，導(dǎo)體A、B稱為熱電極。接點(diǎn)1通常是焊接在一起的，測(cè)量時(shí)將它置于測(cè)溫場(chǎng)所感受被測(cè)溫度，故稱為測(cè)量端（或工作端，熱端）。 　　 　　接點(diǎn)2要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。3.熱電效應(yīng)：導(dǎo)體A和B組成的熱電偶閉合電路在兩個(gè)接點(diǎn)處分別由eAB（T）與eAB（T0）兩個(gè)接觸電勢(shì)，又因?yàn)門＞T0，在導(dǎo)體A和B中還各有一個(gè)溫差電勢(shì)。所以閉合回路總熱電動(dòng)勢(shì)EAB（T,T0）應(yīng)為接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電勢(shì)的代數(shù)和，即：4.閉合回路總熱電動(dòng)勢(shì)對(duì)于已選定的熱電偶，當(dāng)參考溫度恒定時(shí)，總熱電動(dòng)勢(shì)就變成測(cè)量端溫度T的單值函數(shù)，即EAB（Ｔ,T0）=f（T）。這就是熱電偶測(cè)量溫度的基本原理。在實(shí)際測(cè)溫時(shí)，必須在熱電偶閉合回路中引入連接導(dǎo)線和儀表。 　　 　　
        三、有關(guān)熱電偶測(cè)溫的基本原則 　　 　　
        由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積，長(zhǎng)度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。如果熱電偶的兩根熱電極由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，那么，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電偶的溫度分布無(wú)關(guān)；如果熱電極為非均質(zhì)電極，并處于具有溫度梯度的溫場(chǎng)時(shí)，將產(chǎn)生附加電勢(shì)，如果僅從熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)大小來(lái)判斷溫度的高低就會(huì)引起誤差。1、均質(zhì)導(dǎo)體定則: 2、中間導(dǎo)體定則: 在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要兩端的溫度相等，該導(dǎo)體接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)這一定則，可以將熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)斷開接入第三種導(dǎo)體，也可以將熱電偶的一種導(dǎo)體斷開接入第三種導(dǎo)體，只要每一種導(dǎo)體的兩端溫度相同，均不影響回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。在實(shí)際測(cè)溫電路中，必須有連接導(dǎo)線和顯示儀器，若把連接導(dǎo)線和顯示儀器看成第三種導(dǎo)體，只要他們的兩端溫度相同，則不影響總熱電動(dòng)勢(shì)。3、參考電極定則:兩種導(dǎo)體A,B分別與參考電極C（或稱標(biāo)準(zhǔn)電極）組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，A和B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可用下式求得由此可見，只要知道兩種導(dǎo)體分別與參考電極組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，就可以依據(jù)參考電極定則計(jì)算出兩導(dǎo)體組成熱電偶時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)。從而簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作。由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，易提純，所以人們多采用高純鉑作為參考電極。 　　 　　
        四、常用熱電偶 　　 　　
        適于制作熱電偶的材料有300多種，其中廣泛應(yīng)用的有40~50種。國(guó)際電工委員會(huì)向世界各國(guó)推薦8種熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶.我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶也有8種。分別是：鉑銠10-鉑（分度號(hào)為S）、鉑銠13-鉑（R）、鉑銠30-鉑銠6（B）、鎳鉻-鎳硅（K）、鎳鉻-康銅（E）、鐵-康銅（J）、銅-康銅（T）和鎳鉻硅-鎳硅（N）。下面簡(jiǎn)要介紹其中幾種 　　 　　
        五、幾種常用的熱電偶 　　 　　
        1、鉑銠10-鉑熱電偶 1.組成：由φ0.5mm的純鉑絲和直徑相同的鉑銠絲制成，分度號(hào)為S鉑銠絲為正極,純鉑絲為負(fù)極。2.特點(diǎn):熱電性能好，抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用。長(zhǎng)期適用的溫度為1400℃，超過(guò)此溫度時(shí)，即使在空氣中純鉑絲也將再結(jié)晶而使晶粒增大。短期使用溫度為1600℃。在所有的熱電偶中，它的準(zhǔn)確度等級(jí)很高,通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量高溫的熱電偶，其使用溫度范圍廣（0~1600℃），均質(zhì)性及互換性好。 　　 
        其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,熱電勢(shì)較小，需配靈敏度高的顯示儀表。