鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的溫度器件,它的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫范圍寬,性能比較穩(wěn)定,同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,更能夠遠(yuǎn)傳4~20mA電信號(hào),便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí),回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),又稱為塞貝克效應(yīng)。
閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種電勢(shì)組成:溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì),不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,所以它們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同。接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí),因?yàn)樗鼈兊碾娮用芏炔煌?,所以產(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散,當(dāng)它們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì),接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及它們接觸點(diǎn)的溫度。
國(guó)際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度,分別為B、R、S、K、N、E、J和T,其測(cè)量溫度最低為270℃,最高可達(dá)1800℃,其中B、R、S屬于鉑系列的熱電偶,由于鉑屬于貴重金屬,所以它們又被稱為貴金屬熱電偶,而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。
熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種,普通型和鎧裝型。普通型熱電偶一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等部分組成,而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲、絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后,經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞,這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源,從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長(zhǎng)型兩種。延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?,但是?shí)際中,延長(zhǎng)型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬, 一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線,而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)采用銅鎳合金。溫度補(bǔ)償由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí)),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使鎧裝熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度to≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng),將兩種不同成分的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路,如兩接點(diǎn)的溫度不等,則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),形成熱電流,這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成,焊接的一端叫做測(cè)量端,未焊接的一端叫做參考端,參考端在使用時(shí)通常恒定在一定的溫度(如0℃),當(dāng)對(duì)測(cè)量端加熱時(shí),在接點(diǎn)處有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如參考端溫度恒定,其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端的溫度有關(guān),而與熱電偶的粗細(xì)和長(zhǎng)短無關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變后,熱電勢(shì)也隨之改變,并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系,利用這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度。
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