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熱電偶的应用原理

熱電偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:
①测量精度高。因熱電偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的熱電偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊熱電偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简单,使用方便。熱電偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.熱電偶测温基本原理
將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路,如圖2-1-1所
示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便産生電動勢,因而在
回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。熱電偶就是利用这一效应来工
作的。
2.熱電偶的种类及结构形成
(1)熱電偶的种类
常用熱電偶可分为标准熱電偶和非标准熱電偶两大类。所调用标准熱電偶是指国家
标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的熱電偶,它
有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化熱電偶在使用范围或数量级上均不及标准
化熱電偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化熱電偶 我国从1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化熱電偶为我国统一设计型熱電偶。
(2)熱電偶的结构形式 为了保证熱電偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
① 组成熱電偶的两个热电极的焊接必须牢固;
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③ 补偿导线与熱電偶自由端的连接要方便可靠;
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.熱電偶冷端的温度补偿
由于熱電偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵 金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热 电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把熱電偶的冷 端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到 仪表端子上。必须指出,熱電偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使熱電偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用熱電偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与熱電偶连接端的温度不能超过100℃。


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