2022年热电偶测温原理及其应用 .pdf

热电偶测温原理及其应用重点1、掌握热电偶测温原理2、了解热电偶测量电路及其补偿方法3、了解热电偶应用一、 热电偶简介热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件. 它广泛用来测量 - 200 1300 范围内的温度，特殊情况下，可测至 2800 的高温或 4K 的低温。它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。二、 热电偶测温原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 1. 定义:由两种导体组合而成, 将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。2. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点1 和 2 的温 度不同时，如果 T T0（如上图 12-1 热电效应），在回路中就会产生热电动势，在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为 热电效应。热电动势记为 EAB，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端） 。3. 热电效应导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由eAB (T) 与eAB (T0 ) 两个接触电势，又因为 T T0，在导体 A 和 B 中还各有一 个温差电势。所以闭合回路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：4. 闭合回路总热电动势名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即EAB( , T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理 。在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。三、 有关热电偶测温的基本原则由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积， 长度以及温度分布如何均不产生热电动势。如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关；如果热电极为 非均质电极 ，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。1、均质导体定则 :2、中间导体定则 : 在热电偶回路中 接入第三种材料 的导体， 只要两端的 温度相等 ，该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 根据这一定则，可以将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可以将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。在实际测温电路中， 必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只要他们的两端温度相同，则不影响总热电动势 。3、参考电极定则 : 两种导体 A, B 分别与参考电极 C( 或称标准电极 ) 组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知， A 和 B 两极配对后的热电动势可用下式求得由此可见，只要知道两种导体分别与参考电极组成热电偶时的热电动势，就可以 依据参考电极定则计算出两导体组成热电偶时的热电动势。从而简化了热电偶的选配工作。由于铂的物理化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以人们多采用高纯铂作为参考电极。四、 常用热电偶适于制作热电偶的材料有300 多种，其中广泛应用的有4050种。 国际电工委员会向世界各国推荐 8 种热电偶作为标准化热电偶. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 我国标准化热电偶也有 8 种 。 分别是：铂铑 10- 铂 ( 分度号为 S) 、铂铑 13- 铂 (R) 、铂铑 30- 铂铑 6(B) 、镍铬 - 镍硅 (K) 、镍铬-康铜 (E) 、铁- 康铜(J) 、铜- 康铜(T) 和镍铬硅 -镍硅(N) 。下面简要介绍其中几种五、几种常用的热电偶1、铂铑 10- 铂热电偶1. 组成 : 由 0.5mm 的纯铂丝和直径相同的铂铑丝制成，分度号为 S 。铂铑丝为正 极 , 纯铂丝为负极。2. 特点 : 热电性能好，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。 长期适用 的温度为1400 ，超过此温度时，即使在空气中纯铂丝也将再结晶而使晶粒增大。短期使用温度为1600 。在所有的热电偶中，它的准确度等级最高 , 通常用作标准或测量高温的热电偶，其使用温度范围广（01600 ），均质性及互换性好。其缺点是价格昂贵 , 热电势较小，需配灵敏度高的显示仪表。2、 镍铬 - 镍硅 ( 镍铝 ) 热电偶1. 组成 : 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 镍铬为正极，镍硅为负极，分度号为K。2. 特点 ：使用温度范围宽（ 501300），高温下性能较稳定，热电动势和温度的关系近似线性，价格便宜，因此是目前用量最大的一种热电偶。它适用于在氧化性和惰性气氛中连续使用，短期使用温度为 1200，长期使用温度为1000 3、镍铬 康铜热电偶1. 组成 : 镍铬为正极，康铜为负极，分度号为 E 2. 特点 : 它的最大特点是在常用热电偶中热电动势最大，即灵 敏度最高，适宜在 250870范围内的氧化性或惰性气氛中使用 , 尤其适宜在 0以下使用。在湿度大的情况下 , 较其他热电偶耐腐蚀。4、铜 - 康铜热电偶1. 组成 :纯铜为正极，康铜为负极，分度号为 T 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2. 特点：在金属热电偶中准确度最高，热电丝均匀性好，使用温度范围为-200 350 。此外，还有非标准化热电偶，有钨铼系列（属难融金属），铂铑系列，铱铑系列，铂钼系列及非金属热电偶等等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -