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热电偶工作原理


文章日期:2019-08-09|阅读数:


热电偶是一种感温元件,是一次仪表,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号, 再通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度,下面给大家介绍热电偶工作原理
 
热电偶工作原理
 
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。
 
两种不同成份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,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。
 
在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。
 
热电偶将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。
 
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,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。热电偶就是利用这一效应来工作的。
 
两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
 
热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度,对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题:
 
1:热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数;
 
2 :热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关;
 
3:当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
 
热电偶有哪些优点
 
热电偶是一种测温的元器件,它的原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势。那么大家知道热电偶有哪些优点吗?今天小编就与大家分享下热电偶的优点。
 
热电偶优点一:测量精度高。热电偶的工作模式是可以直接与被测量的物质接触,所以可以更加直接的感触到热电偶的温度,所以测量温度更加精准。
 
热电偶优点二:可测量的温度范围比较大。热电偶有不同种类,有些热电偶耐高温,可以测量甚至超过2800℃的温度,有些热电偶因为其特殊材质耐低温也很强大,可以测量-269℃的温度,这样可以应用在很多领域,帮助我们测量到不同情况下的温度。
 
热电偶优点三:热电偶操作简单,容易上手,效率高。热电偶的结构比较简单,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,安全可靠。
 
热电偶优点四:热电偶比较稳定,因为其材料是用比较贵的金属材质制成,因此其稳定性也比较好,可以帮助我们更好的测量稳定的温度。
 
热电偶有那么多优点,所以它被人们所喜爱,不过我们在选择热电偶的时候要综合考虑哦,这样才能帮助我们更好的使用和提高我们的工作效率,更多有关于热电偶的新鲜资讯,我们会定期更新。
 
热电偶测温范围及优缺点比较
 
S型热电偶:铂铑10-铂热电偶,温度范围0~1600℃,旧分度号LB-3。优点:耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度;耐氧化、耐腐浊性良好;可以做为标准使用。缺点:热电动势值小;在还元性气体环境较脆弱(特别是氢、金属蒸气);补偿导线误差大;价格高昂。
 
R型热电偶:铂铑13-铂热电偶,温度范围0~1600℃。优点:耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度;耐氧化、耐腐浊性良好;可以做为标准使用。缺点:热电动势值小;在还元性气体环境较脆弱(特别是氢、金属蒸气);补偿导线误差大;价格高昂。
 
B型热电偶:铂铑30-铂铑6热电偶,温度范围600~1800℃,旧分度号LL-2,自由端在0~50℃内可以不用补偿导线。优点:适用1000℃以上至1800℃;在常温环境下热电动势非常小,不需补偿导线;耐氧化、耐腐浊性良好;耐热性与机械强度较R型优良。缺点:在中低温域之热电动势极小,600℃以下测定温度不准确;热电动势值小;热电动势之直线性不佳;价格高昂。
 
K型热电偶:镍铬-镍硅热电偶、镍铬-镍铝热电偶,温度范围-200~1300℃。优点:热电动势之直线性良好;1000℃以下耐氧化性良好;在金属热电偶中安定性属良好。缺点:不适用于还元性气体环境,特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体;热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大;受短范围排序之影响会产生误差。
 
N型热电偶:镍铬硅--镍硅热电偶,温度范围-270~1300℃。优点:热电动势之直线性良好;1200℃以下耐氧化性良好;为K型之改良型,克服了K?型热电偶在300~500℃之间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定和在800℃左右镍铬合金发生择优氧化而造成的热电动势不稳定的不足。受Green?Rot(高温腐蚀性)之影响较小,耐热温度较K型高。缺点:不适用于还元性气体环境;热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。
 
E型热电偶:镍铬硅-康铜热电偶,温度范围-270~1000℃。优点:现有热电偶中感度最佳者;与J热电偶相比耐热性良好;两脚不具磁性;适于氧化性气体环境;价格低廉。缺点:不适用于还元性气体环境;稍具履历现象。
 
J型热电偶:铁--康铜热电偶,温度范围-210~1200℃。优点:可使用于还元性气体环境;热电动势较K热电偶大20%;价格较便宜,适用于中温区域。缺点:(+)脚易生锈;再现性不佳。
 
T型热电偶:铜-康铜热电偶,温度范围-270~400℃。优点:热电动势之直线性良好;低温之特性良好;再现性良好、高精度;可使用于还元性气体环境。缺点:使用温度限度低;(+)脚之铜易氧化;热传导误差大。
 


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