熱電偶概述
熱電偶是一種感溫元件,是一次儀表。它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號, 通過(guò)電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì )有電流通過(guò),此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢,這就是所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極,溫度高的一端為工作端,溫度低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據熱電動(dòng)勢與溫度的函數關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得 到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測溫時(shí),可接入測量?jì)x表, 測得熱電動(dòng)勢后,即可知道被測介質(zhì)的溫度。
工作原理
兩種不同成份的導體(稱(chēng)為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)勢,這種現象稱(chēng)為熱電效應,而這種電動(dòng)勢稱(chēng)為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)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(chēng)為測量端),另一端叫做冷端(也稱(chēng)為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會(huì )指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實(shí)際上是一種能量轉換器,它將熱能轉換為電能,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(gè)問(wèn)題:
1:熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數;
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(shí),與熱電偶的長(cháng)度和直徑無(wú)關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);
3:當熱電偶的兩個(gè)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(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進(jìn)熱電偶的熱電勢***是工作端溫度的單值函數。將兩種不同材料的導體或半導體a和b焊接起來(lái),構成一個(gè)閉合回路,如圖所示。當導體a和b的兩個(gè)執著(zhù)點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來(lái)工作的
特點(diǎn)
◆裝配簡(jiǎn)單,更換方便
◆壓簧式感溫元件,抗震性能好
◆測量范圍大
◆ 機械強度高,耐壓性能好
◆ 耐高溫可達2400度
熱電偶選型
熱電偶的安裝要求 對熱電偶與熱電阻的安裝,應注意有利于測溫準確,安 全可考及維修方便,而且不影響設備運行和生產(chǎn)操作.要滿(mǎn)足以上要求,在選擇對熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn): 1、為了使熱電偶和熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換,應合理選擇測點(diǎn)位置,盡量避免在閥門(mén),彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電偶或熱電阻. 2、帶有保護套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度: (1)對于測量管道中 心流體溫度的熱電偶,一般都應將其測量端插入到管道中 心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測流體的管道直徑是200毫米,那熱電偶或熱電阻插入深度應選擇100毫米; (2)對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度),為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電偶.淺插式的熱電偶保護套管,其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電偶的標準插入深度為100mm; (3)假如需要測量是煙道內煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1 m即可. (4)當測量原件插入深度超過(guò)1m時(shí),應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管.
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