一直以來,熱電偶都是大家的關注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在,小編將為大家?guī)頍犭娕嫉南嚓P介紹,詳細內(nèi)容請看下文。
一、熱電偶測溫原理
熱電偶測溫的原理基于塞貝克效應,這是一種物理現(xiàn)象,當兩種不同材料的導體組成閉合回路時,如果兩端的溫度不同,就會在回路中產(chǎn)生熱電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這種效應來測量溫度的。熱電偶由兩種不同材質(zhì)的導體組成,其中一端(工作端或熱端)的溫度發(fā)生變化,另一端(自由端或冷端)保持恒定。當工作端和自由端之間的溫度存在差異時,回路中就會產(chǎn)生電流,從而產(chǎn)生熱電動勢。這個熱電動勢的大小與導體的材料和兩端的溫度有關。通過測量這個熱電動勢,就可以間接地得出溫度。
在實際應用中,為了提高測量的準確性和穩(wěn)定性,通常需要對熱電偶進行冷端補償。這意味著在測量時,需要保持熱電偶的自由端(冷端)的溫度恒定,以避免由于環(huán)境溫度變化而影響測量結(jié)果。
熱電偶測溫的優(yōu)點是使用方便,可以快速測量不同溫度范圍的溫度。它們廣泛應用于工業(yè)、科研和實驗室等領域。不同的熱電偶類型使用不同的材料組合,以提供不同的溫度讀數(shù)和溫度范圍。例如,最常見的K型熱電偶使用鎳鉻合金和鎳鋁合金,適用于-50°C到+1300°C的溫度范圍。
二、熱電偶工作原理
兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當兩個接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù);
2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關;若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。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,如圖所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
三、熱電偶的使用壽命
熱電偶的劣化是一個量變過程,對其定量很困難,它將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛和時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發(fā)展到超過允許誤差。
①裝配式熱電偶的壽命
我國標準中僅對熱電偶的穩(wěn)定性有要求,即規(guī)定在某一溫度下經(jīng)200h使用前后熱電動勢的變化范圍。但是,尚未發(fā)現(xiàn)對使用壽命有規(guī)定,只有在計量部門判定不合格時才停止使用。轉(zhuǎn)包生產(chǎn)用的工作用廉金屬熱電偶一般只要求使用一次。在實際使用時,裝配式熱電偶通常有保護管,只有在特殊情況下才裸絲使用。因此,在多數(shù)場合下,保護管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷,必須是通過長期收集、積累實際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù),才有可能給出較準確的結(jié)果。
②鎧裝熱電偶的壽命
由于鎧裝熱電偶有套管保護與外界環(huán)境隔絕,因此套管材質(zhì)對鎧裝熱電偶的壽命影響很大,必須根據(jù)用途選擇熱電偶絲及金屬套管。當材質(zhì)選定后,其壽命又隨著鎧裝熱電偶直徑的增大而增加。鎧裝熱電偶同裝配式熱電偶相比,雖有許多優(yōu)點,但很容易發(fā)生劣化。
熱電偶是在科研、工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度傳感器,雖然結(jié)構簡單,但是,使用中不注意仍然會產(chǎn)生較大測量誤差。本文主要通過對使用中容易出現(xiàn)的問題,詳細探討了測溫點的選擇、熱電偶的插入深度、響應時間及熱輻射等產(chǎn)生誤差的主要原因,并指出熱電偶不均度、熱電偶使用中應注意的問題,對提高測量精度,延長熱電偶使用壽命有一定幫助。
最后,小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀,對小編來說都是莫大的鼓勵和鼓舞。希望大家對熱電偶已經(jīng)具備了初步的認識,最后的最后,祝大家有個精彩的一天。