熱電偶應用及測溫原理

        熱電偶測溫原理及其應用重點：
        1、掌握熱電偶測溫原理
        2、了解熱電偶測量電路及其補償方法 　　 　　
        3、了解熱電偶應用 　　 　　
        一、熱電偶簡介 　　 　　
        熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測溫元件.它廣泛用來測量-200℃~1300℃范圍內的溫度，特殊情況下，可測至2800℃的高溫或4K的低溫.它具有結構簡單，價格便宜，準確度高，測溫范圍廣等特點.由于熱電偶將溫度轉化成電量進行檢測，使溫度的測量、控制、以及對溫度信號的放大變換都很方便，適用于遠距離測量和自動控制。在接觸式測溫法中，熱電溫度計的應用最普遍。 　　 　　
        二、熱電偶測溫原理：
        1.定義:由兩種導體組合而成,將溫度轉化為熱電動勢的傳感器叫做熱電偶。2.測溫原理:熱電偶的測溫原理基于熱電效應。將兩種不同材料的導體A和B串接成一個閉合回路，當兩個接點1和2的溫度不同時，如果T＞T0（如上圖12-1熱電效應），在回路中就會產生熱電動勢，在回路中產生一定大小的電流，此種現象稱為熱電效應。熱電動勢記為EAB，導體A、B稱為熱電極。接點1通常是焊接在一起的，測量時將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為測量端（或工作端，熱端）。 　　 　　接點2要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。3.熱電效應：導體A和B組成的熱電偶閉合電路在兩個接點處分別由eAB（T）與eAB（T0）兩個接觸電勢，又因為T＞T0，在導體A和B中還各有一個溫差電勢。所以閉合回路總熱電動勢EAB（T,T0）應為接觸電動勢和溫差電勢的代數和，即：4.閉合回路總熱電動勢對于已選定的熱電偶，當參考溫度恒定時，總熱電動勢就變成測量端溫度T的單值函數，即EAB（Ｔ,T0）=f（T）。這就是熱電偶測量溫度的基本原理。在實際測溫時，必須在熱電偶閉合回路中引入連接導線和儀表。 　　 　　
        三、有關熱電偶測溫的基本原則 　　 　　
        由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的橫截面積，長度以及溫度分布如何均不產生熱電動勢。如果熱電偶的兩根熱電極由兩種均質導體組成，那么，熱電偶的熱電動勢僅與兩接點的溫度有關，與熱電偶的溫度分布無關；如果熱電極為非均質電極，并處于具有溫度梯度的溫場時，將產生附加電勢，如果僅從熱電偶的熱電動勢大小來判斷溫度的高低就會引起誤差。1、均質導體定則: 2、中間導體定則: 在熱電偶回路中接入第三種材料的導體，只要兩端的溫度相等，該導體接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。根據這一定則，可以將熱電偶的一個接點斷開接入第三種導體，也可以將熱電偶的一種導體斷開接入第三種導體，只要每一種導體的兩端溫度相同，均不影響回路的總熱電動勢。在實際測溫電路中，必須有連接導線和顯示儀器，若把連接導線和顯示儀器看成第三種導體，只要他們的兩端溫度相同，則不影響總熱電動勢。3、參考電極定則:兩種導體A,B分別與參考電極C（或稱標準電極）組成熱電偶，如果他們所產生的熱電動勢為已知，A和B兩極配對后的熱電動勢可用下式求得由此可見，只要知道兩種導體分別與參考電極組成熱電偶時的熱電動勢，就可以依據參考電極定則計算出兩導體組成熱電偶時的熱電動勢。從而簡化了熱電偶的選配工作。由于鉑的物理化學性質穩定，熔點高，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，其中廣泛應用的有40~50種。國際電工委員會向世界各國推薦8種熱電偶作為標準化熱電偶.我國標準化熱電偶也有8種。分別是：鉑銠10-鉑（分度號為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，分度號為S鉑銠絲為正極,純鉑絲為負極。2.特點:熱電性能好，抗氧化性強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用。長期適用的溫度為1400℃，超過此溫度時，即使在空氣中純鉑絲也將再結晶而使晶粒增大。短期使用溫度為1600℃。在所有的熱電偶中，它的準確度等級最高,通常用作標準或測量高溫的熱電偶，其使用溫度范圍廣（0~1600℃），均質性及互換性好。 　　 
        其缺點是價格昂貴,熱電勢較小，需配靈敏度高的顯示儀表。