B-第二章 温度测量 下载本文

6,实际热电偶 (1)热电偶材料

A,热电特性好,热电势与温度成单值关系,线性的或单值线性的,这样可以使显示仪表的刻度线性化,提高内插准确度,在测温范围内,热电势在规定的温度范围内变化。

B,物理化学性稳定,不易氧化腐蚀。 C,测温范围宽,熔点高,测温上限高。

D,物理特性好,高的导电率,小的电阻温度系数。 E,机械性能好,强度高,易加工。 常用的热电偶包括:

E型----镍铬/康铜(一种铜镍合金,体电阻很大,温度系数小); T型----铜/康铜; S型----铂铑/铂; K型---镍铬/镍铅;

B型---铂铑30/铂铑6(铂铑的含量不同);

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(2)热电偶的分类

热电偶有多种分类方法:如标准热电偶和非标准热电偶;高温热电偶和低温热电偶;金属热电偶和半导体热电偶;贵金属热电偶(铂铑类)和廉金属热电偶(镍铬,康铜)。 标准热电偶:具有统一的分度表,不用单只标定,有可互换的配套仪表。 国际标准中,有8种标准热电偶,它们的分度号:

S、R、B、K、N、E、J、T。

其中,贵金属热电偶:S(铂铑10/铂)、R(铂铑13/铂)、B(铂铑30/铂铑6),可在1000度以上使用。廉价金属热电偶:K(镍铬/镍硅)、N(镍铬硅/镍硅)、E(镍铬/康铜)、J(铁/康铜)、T(铜/康铜)。

(3)热电偶的结构(普通型热电偶)

A,热电极:贵金属热电极直径0.3-0.65mm,廉金属热电极直径0.5-3.2mm,热电偶长度350mm-2000mm。

B,绝缘套管:防止热电极之间或热电极与保护套管之间发生短路,绝缘套管材料,由测量范围决定:

1000度以下为普通套管,1000-1300之间为高纯度氧化铝。1300-1600之间为刚玉(氧化铝晶体,耐高温材料)。

C,保护管:使热电偶不直接与被测物质接触。包括金属材料和非金属材料。一般用金属陶瓷,导热性好,机械性能好。

D,接线盒:固定接线座,连接热电极和补偿导线。

从结构看对于裸丝电偶,保护管具有防护作用,但对动态性能有影响。引线绝缘,绝缘套管填氧化铝粉末等。

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(4)热电偶的应用

A,工业用热电偶测温的基本线路

热电偶测温线路由热电偶,中间连接部分(补偿导线,恒温箱或补偿桥,铜导线等)和显示部分组成,连接时热电偶冷端和补偿导线接点两个端子必须保持在同一温度上。

B,热电偶的正向串联

同型号热电偶异名极串联接法:

同型号热电偶正向串联称为热电堆,其总电势:

nEX(T,T0)?E1(T,T0)?E2(T,T0)?........En(T,T0)??Ei(Ti,T0)

i?1采用热电堆来测量同一温度,可使输出的电势增加,进而提高仪表灵敏度,缺点是一只热电偶烧坏,整个表开路,不能工作。 C,热电偶的反向串联

同型号热电偶同名极串联,这种组成的热电偶称为微差热电偶,其输出电势?E反映了两个测量点T1和T2的温度之差:

?E?E(T1,T0)?E(T2?T0)?E(Ti,T0)

与单一热电偶相比,可以将T1和T2放于不同的位置。 D,热电偶并联

热电偶的正极和负极分别连接在一起的线路称为并联线路,如果几只热电偶的阻值均相等,则并联测量线路总热电势等于几支热电偶的平均值:

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E?E1?E2?...............?En

n

并联接法,热电势小,短路或断路时,照常工作。 (5)热电偶测温中的计算

例如:以T型热电偶为例,参考端30度,测得回路热电偶1800mv则:

E(t,0)?E(t,30)?E(30,0)?19.196mv

查表在370度到375度之间,在小范围可近似线性:

t?370?5?计算表明:

19.196?19.027?372.8

19.332?19.027A,从分度表看E~T关系式非线性的,尤其对于贵金属热电偶在几度范围内可按线性近似处理。

B,计算中概念需清楚,E是对应0度时的E,不是求T,而不是回路实测的热电势。 C,E~T关系中,mv很小,以T型热电偶为例,在0~10度内平均每度仅产生0.0341mv,即39.1mv,因此要放大。

D,一般是参考端<热端,但不一定。参考端温度不等于热端。 热端T>冷端T E>0 热端T<冷端T E<0 (6)热电偶的性能指标

A,精度,热电偶精度都大于0.1到1度,采用复合误差表示: 例如:S型热电偶

(t?1100)]复合误差表示。 I级:0~1100C,?1C。1100~1600C ?[1?0.003II级:0~600,?1.5C。600~1600C ?0.25|t| B,响应时间

<2S,由保护套管决定。

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