儀表培訓(xùn)教材溫度儀表(編輯修改稿)
2025-02-11 17:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。它的測量范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫準確可靠，便于信號的遠傳、自動記錄和集中控制，因而在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域中應(yīng)用極為普遍。 熱電偶的測溫原理 熱電偶溫度計由熱電偶、連接導(dǎo)線及顯示儀表三部分組成。下圖是最簡單的熱電偶溫度計示意圖。 16 16 熱電偶溫度計 測溫原理 按上圖組成的熱電偶溫度計，如果將熱電偶的熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會產(chǎn)生熱電勢，這種物理現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象 (即熱電效應(yīng) )。在熱電偶回路中產(chǎn)生的電勢由溫差電勢和相接觸電勢兩部分組成 熱電偶溫度計 1－熱電偶； 2－導(dǎo)線（或補償導(dǎo)線）； 3－顯示儀表 17 17 熱電偶溫度計 溫差電勢 ：它是在同一導(dǎo)體材料的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢 。 當同一導(dǎo)體兩端溫度不同時 ， 由于高溫端的電子能量比低溫端的電子能量大 ， 因而從高溫端跑到低溫端的電子比從低溫端跑到高溫端的電于數(shù)量要多 ， 結(jié)果高溫端因失去電子而顯正電 ， 低溫端由于得到電子而顯負電 ， 從而在高 、 低溫兩端會形成一個由高溫端指向低溫端的靜電場。 該電場將阻止電于從高溫端跑向低溫端 ， 同時加速電子從低溫端向高溫端移動 ， 最后達到動態(tài)平衡 ， 即從高溫端跑向低溫端的電子數(shù)等于從低溫端他向高溫端的電子數(shù) ， 則高 、低溫兩端之間便形成一個電位差 ， 會在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電勢 ．此電勢稱為溫差電勢 ， 此電勢只與導(dǎo)體性質(zhì)和導(dǎo)體兩端的溫度有關(guān) ， 而與導(dǎo)體長度 、 截面大小及沿導(dǎo)體長度上的溫度分布無關(guān) 。 18 18 熱電偶溫度計 接觸電勢 ：它是兩種電子密度不同的導(dǎo)體相互接觸時產(chǎn)生的一種熱電勢 。 當兩種不同的導(dǎo)體 A和 B相接觸時 ， 假設(shè)導(dǎo)體 A和 B的電子密度分別為 Na和 Nb并且 Na＞ Nb， 則在兩導(dǎo)體的接觸面上 ， 電子在兩個方向的擴散率就不相同 ， 由導(dǎo)體 A擴散利導(dǎo)體 B的電子數(shù)比從 B擴散到 A的電子數(shù)要多 。 導(dǎo)體 A失去電子而顯正電 ， 導(dǎo)體 B獲很電子而顯負電 。 因此 ， 在 A、 B兩導(dǎo)體的接觸面上便形成一個由 A到 B的靜電場 ， 這個電場將阻礙擴散運動的繼續(xù)進行 ， 同時加速電子向相反方向運動 ， 使從 B到 4的電子數(shù)增多 ， 最后達到動態(tài)平衡狀態(tài) 。 此時 A、 B之間也形成一電位差 ， 這個電位差稱為接觸電勢 。 此電勢只與兩種導(dǎo)體的性質(zhì)相接觸點的溫度有關(guān) ， 當兩種導(dǎo)體的材料一定 ， 接觸電勢僅與其接點溫度有關(guān) 。 溫度越高 ， 導(dǎo)體中的電子就越活躍 ， 由 A導(dǎo)體擴散到 B導(dǎo)體的電子就越多 ， 致使接觸面處所產(chǎn)生的電場強度越高 ， 因而接觸電勢也就越大 。 19 19 熱電偶溫度計 現(xiàn)將工業(yè)上最常用的 (已標準化 )幾種熱電偶介紹如下： 1)、鉑銠 30— 鉑銠 6熱電偶 (分度號為 B) 它也稱雙鉑銠熱電偶，是 20世紀 60年代發(fā)展起來的一種典型的高溫熱電偶。以鉑銠 30(鉑 70％，銠 30％ )為正極、鉑銠 (鉑 94％，銠 6％ )為負極，測溫上限長期可達 1600℃ ．短期可達 1800℃ 。其熱電特性在高溫下更為穩(wěn)定，適于在氧化性或中性介質(zhì)中使用，但它產(chǎn)生的熱電勢小、價格高。在室溫下熱電勢極小 (25℃ 時為 — 2uv， 50℃ 時為 3uv)，因此當冷端濕度在 40 C以下范圍使用時、一般不需要進行冷端溫度補償。 20 20 熱電偶溫度計 2)、鉑銠 10— 鉑熱電偶 (分度號為 5) 鉑銘 10為正極，純鉑絲為負極，測溫上限長期使用為 1300℃ ，短期可達 1600℃ ，適于在氧化性及中性介質(zhì)中使用，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫，不易氧化，在所有的熱電偶中，它的精度最高．可用于精密溫度測量和做基準熱電偶。但價格高，熱電勢小，線性較差，在還原介質(zhì)及金屬蒸汽中使用易于污染變質(zhì)，在真空下只能短期使用。 3)、鎳鉻 — 鎳硅熱電偶 (分度號為 K) 鎳鉻為正極，鎳硅為負極，測溫上限長期使用為1000℃ 、短期使用可達 1200℃ 。此熱電偶由于正、負極材料中部含鎳，故抗氧化性抗腐蝕性好， 500℃ 以下可用于氧化性及還原性介質(zhì)中。 500℃ 以上只宜在氧化性和中性介質(zhì)個使用。熱電勢與溫度近似為線性，熱電勢比鉑銠－鉑熱電偶高 3— 4倍，價格便宜
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