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如何计算各种类型的热电偶温度

发布来源:天津德芃科技集团有限公司  发布日期: 2022-10-16  访问量:270

热电偶(thermocouple)它是温度测量仪器中常用的温度测量元件。它通过电气仪器(二次仪器)直接测量温度,将温度信号转换为热电势信号,转换为被测介质的温度。由于需要,各种热电偶的形状通常非常不同,但其基本结构大致相同,通常由热电极、绝缘套筒保护管和接线盒组成,通常与显示仪器、记录仪器和电子调节器一起使用。


工作原理


当有两种不同的导体或半导体时,A和B当两端相互连接时,只要两端温度不同,一端温度就是T,称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称为参考端)或冷端,会在电路中产生与导体材料和两个连接点温度相关的电势。这种现象称为热电效应,由两个导体组成的电路称为热电偶,这两个导体称为热电极,动态称为热电势 。


热电势由两部分电势组成,一部分是两个导体的接触电势,另一部分是单个导体的温差电势。


热电偶电路中热电位的大小仅与导体材料和两个接头的温度有关,而与热电偶的形状和尺寸无关。当热电偶的两极材料固定时,热电位是两个接头的温度t和t0.函数差


这种关系在实际测温中得到了广泛的应用。因为冷端t0恒定,热电偶产生的热电势只随热端(测量端)温度的变化而变化,即一定的热电势对应于一定的温度。我们可以通过测量热电势来测量温度


热电偶测温的基本原理是由两种不同成分的材料导体组成,


当两端有温度梯度时,电流通过电路。此时,两端之间存在电势-热电势,即所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。两种不同成分的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于恒温下。根据热电势与温度之间的函数关系,制作热电偶分度表;自由端温度为0℃不同的热电偶有不同的分度表。


当第三种金属材料连接到热电偶电路时,只要两个接头的温度相同,热电偶产生的热电位就会保持不变,即不受第三种金属接入电路的影响。因此,当热电偶测量温度时,可以连接到测量仪器,测量热电势后,可以知道测量介质的温度。当热电偶测量温度时,其冷端(测量端为热端,通过导线连接到测量电路的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势的大小与测量温度有一定的比例。在测量过程中,冷端(环境)的温度发生变化,将严重影响测量的准确性。采取一定措施补偿冷端温度变化的影响,称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪器连接的特殊补偿导线。


热电偶冷端补偿计算方法:


从毫伏到温度:测量冷端温度,转换为相应的毫伏值,再加上热电偶的毫伏值,转换温度;


从温度到毫伏:测量实际温度和冷端温度,分别转换为毫伏值,相减后得到毫伏值,即得到温度。


各种类型的热电偶温度如何计算?


一、S型热电偶:铂铑10-铂热电偶,温度范围0~1300℃;


优点:


1.耐热性、稳定性、再现性好、精度优越;


2.耐氧化、耐腐蚀、浊度好;


3.可作为标准使用。


缺点:1。热电势值小,补偿导线误差大;


二、价格高;


3.恢复脆弱的气体环境。(尤其是氢和金属蒸汽)


二、R型热电偶:铂铑13-铂热电偶,温度范围0~1300℃;


优点:


1.耐热性、稳定性、再现性好、精度优越;


2.耐氧化、耐腐蚀、浊度好;


3.可作为标准使用。


缺点:


1.热电势值小,补偿导线误差大;


2.气体环境脆弱(尤其是氢和金属蒸气);


4.价格比S高。


三、B型热电偶:铂铑30-铂铑6热电偶,温度范围0~1600℃;


优点:1。耐氧化、耐腐蚀、浊度好;


2.常温下热电势小,无需补偿导线;


3.优良的耐热性和机械强度R类型。


缺点:


1.中低温域热电极小,600℃ 以下测定温度不准确


2.热电势值小,热电势线性差;


3.价格比S分度贵;


四、K型热电偶:镍铬-镍硅热电偶,温度范围0~1300℃;


优点:


1.热电势线性好;


2、1000℃耐氧化性好;


3.金属热电偶稳定性好。


缺点:


与贵金属热电偶相比,热电动势变化较大;


2.不适合恢复气体环境;


3.短范围排序会影响误差。


五、N型热电偶:镍铬硅-镍硅热电偶,温度范围-270~1300℃;


优点:


1、1200℃以下耐氧化性好。


2.热电动势直线性好。


缺点:


1.不适用于还元性气体环境


2.与贵金属热电偶相比,热电动势变化较大。


六、E型热电偶:镍铬硅-康铜热电偶,温度范围-270~1000℃


优点:1。热电偶中感觉较好;


与J相比,耐热性好;


3.适用于氧化气体环境。


4.低价


缺点:不适用于恢复气体环境


七、J热电偶:铁-康铜热电偶,温度范围-210~1000℃;


优点:


1.可用于还元性气体环境


2.热电动势比K热电偶大20%。


3.价格便宜,适合中温区。


缺点:易生锈,再现性差。


八、T热电偶:铜-康铜热电偶,温度范围-270~400℃;


优点:


1.热电动势直线性好。


2.低温特性好


3.再现性好,精度高。


缺点:


1.使用温度限制低。


2.热传导误差大。


九、PT100型热电阻:铂电阻,温度范围-200~500℃;铂材料具有化学稳定性好、耐高温、易制成纯铂的优点。其缺点是在还原介质中,特别是在高温下,容易被氧化物中的蒸汽污染,使铂丝脆化,改变电阻与温度的关系。


十、Cu50型热电阻:铜电阻,温度范围-50~100℃:铜热电阻价格便宜,线件度好,工业-50-- 100℃广泛应用于范围内。铜电阻怕潮湿,易腐蚀,熔点低。


计算热电偶温度


当热电偶与补偿线连接处温度高于控制室温度时, 补偿线补偿电势应产生热电势,补偿线补偿电势相当于增加负值,使指示低;


当热电偶与补偿线连接处温度低于控制室温度时, 补偿线补偿电势负应产生热电势减去补偿线补偿电势相当于减去负值,使指示高;


当热电偶与补偿线连接处的温度等于控制室温时,补偿线的零对测量没有影响


E=Ek(t,tc)-Ek(tc,t0) Ek(t0,0)


=12.029-2.023-(2.023-0.798) 0.798


=9.759mV


检查表的温度约为240。C


热电偶测温原理


当1点和2点的温度不同时,电路中会产生热电势,因此会产生电流,电流表会偏转。这种现象被称为热 电效应(塞贝克效应), 电势和电流分别称为热电势和热电流。


各种类型的热电偶温度如何计算?


热电偶温度计是一种接触式温度测量仪器。它是温度测量仪量温度,即塞贝克效应原理,是温度测量仪器中常用的温度测量元件。不同材料的导体A、B接触测温点的一端称为测量端,一端称为参考端。如果测量端和参考端的温度t和t0 不同,在回路中A、B两者之间产生一个热电EAB(t,t这种现象称为塞贝克效应,即热电效应。EAB大小随导体A、B两端的材料和温度t和t这种电路称为原型热电偶。在实际应用中,A、B一端焊接在一起。作为热电偶的测量端,t将参考端分开,用导线连接显示仪器,并保持参考端接头的温度t0稳定性。显示器测量的电势仅随测量温度而变化。


如何计算各种类型的热电偶温度?


自1821年德国医生塞贝克在实验中发现热电效应以来,通过对珀尔帖、汤姆逊、开尔文等科学家的大量研究,热电效应理论不断发展和完善。热电偶是热电效应的具体应用之一,广泛应用于温度测量,具有结构简单、制造方便、使用方便、测量精度高等优点。可用于快速温度测量、点温度测量和表面测量,但热电偶也不足,如参考端温度必须恒定,否则测量结果会扭曲;在高温或长期使用中,由于测量介质或大气(如氧化、还原等)的作用,使用寿命降低。然而,热电偶在工业生产和科研活动中仍发挥着重要作用。下面我们将讨论热电偶的温度测量原理。


1.塞贝克效应和塞贝克电势


为什么热电偶可以用来测量温度?这始于热能和电能相互转化的热电现象。1821年,塞贝克通过实验发现了一对异质金属A、B若对接点a加热,则闭合回路(如图1所示-1)中间,a,b两个连接器的温度会有所不同。若温度不同,则会产生电流,导致连接到电路的电流表偏转。这种现象现在称为温差电效应或塞贝克效应,相应的电势称为温差热电势或塞贝克电势,其在热电偶电路中产生的电流称为热电流。A、B称为热电极,接点a通过焊接连接在一起。测温时,将其放置在测温场中,称为测量端或工作端B,一般要求恒定在一定温度下称为参考端或自由端。


3.由于热电偶材料一般更贵(特别是昂贵的金属),温度测量点远离仪器,为了节省热电偶材料,降低成本,通常使用补偿线将热电偶冷端(自由端)延伸到温度稳定的控制室,连接到仪器端子。必须指出,热电偶补偿导线的作用只能延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子,不能消除冷端温度变化对温度测量的影响,也不能发挥补偿作用。因此,还需要使用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃温度测量的影响。使用热电偶补偿导线时,必须注意型号匹配,极性不能错,补偿导线与热电偶连接端的温度不得超过100℃。?


使用热电偶补偿导线时,必须注意型号的匹配,极性好,补偿导线与热电偶连接端的温度不得超过100℃。冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号一致,并在规定的温度范围内使用;冷端温度补偿器与热电偶之间的极性不得连接错误;根据补偿器的平衡点温度调整仪器的起点,使指针指示在平衡点温度;自动补偿机构的显示仪器不安装补偿器;补偿器必须定期检查和验证。


温度补偿


由于热电偶的材料一般比较贵(尤其是使用贵金属时),


温度测量点远离仪器。为了节省热电偶材料,降低成本,热电偶的冷端(自由端)通常通过补偿导线延伸到相对稳定的温度控制室,并连接到仪器端子。必须指出,热电偶补偿导线的作用只能延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子,不能消除冷端温度变化对温度测量的影响,也不能起到补偿作用。因此,还需要使用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃温度测量的影响。使用热电偶补偿导线时,必须注意型号匹配,极性不能错,补偿导线与热电偶连接端的温差不得超过100℃。


这就是如何计算各种类型的热电偶温度的介绍。我希望这篇文章能让你对热电偶有更全面的了解。


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