熱電偶的特點及測量原理

來源：武漢市精達儀表廠 2010年06月05日 15:47

熱電偶的特點及測量原理

1、熱電偶特點是：

測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達+2800℃（如鎢-錸）。

構造簡單，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，外有保護套管，用起來非常方便。

2、熱電偶測量原理

熱電偶是一種感溫元件, 它能將溫度信號轉換成熱電勢信號, 通過電氣測量儀表的配合, 就能測量出被測的溫度。熱電偶測溫的基本原理是熱電效應。在由兩種不同材料的導體 A 和 B 所組成的閉合回路中 , 當 A 和 B 的兩個接點處于不同溫度 T 和 To時, 在回路中就會產生熱電勢。這就是所謂的塞貝克效應。導體 A 和 B 稱為熱電極。溫度較高的一端（T >叫工作端（通常焊接在一起）；溫度較低的一端（To >叫自由端（通常處于某個恒定的溫度下>。根據熱電勢與溫度函數關系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度 To=00C 的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時, 只要該材料兩個接點的溫度相同, 熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此, 在熱電偶測溫時, 可接入測量儀表, 測得熱電勢后, 即可知道被測介質的溫度。

3、熱電偶的分度號

標準化熱電偶，按IEC標準生產。熱電偶的分度號有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶，N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。

    S分度號的特點是抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，長期使用溫度1400℃，短期1600℃。在所有熱電偶中，S分度號的度等級zui高，通常用作標準熱電偶；
    R分度號與S分度號相比除熱電動勢大15%左右，其它性能幾乎*相同；
    B分度號在室溫下熱電動勢極小，故在測量時一般不用補償導線。它的長期使用溫度為1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性氣氛中使用，也可在真空條件下短期使用。
    N分度號的特點是1300℃下高溫抗氧化能力強，熱電動勢的長期穩定性及短期熱循環的復現性好，耐核輻照及耐低溫性能也好，可以部分代替S分度號熱電偶；
    K分度號的特點是抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，長期使用溫度1000℃，短期1200℃。在所有熱電偶中使用zui廣泛；
    E分度號的特點是在常用熱電偶中，其熱電動勢zui大，即靈敏度zui高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，使用溫度0-800℃；$vme
    J分度號的特點是既可用于氧化性氣氛（使用溫度上限750℃），也可用于還原性氣氛（使用溫度上限950℃），并且耐H2及CO氣體腐蝕，多用于煉油及化工；
    T分度號的特點是在所有廉金屬熱電偶中度等級zui高，通常用來測量300℃以下的溫度。

4、熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動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測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。
在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

冷端溫度補償器的型號應與熱電偶的型號相符,并在規定溫度范圍內使用;

冷端溫度補償器與熱電偶連接時極性不能接錯;

根據補償器的平衡點溫度調整儀表起始點,使指針批示在平衡點溫度;

具有自動補償機構的顯示儀表不安裝補償器;

補償器必須定期檢查和檢定.

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