ch10溫度的測量(編輯修改稿)
2025-02-15 08:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 非均質(zhì)的。 推論 1： 組成熱電偶的材料必須是均質(zhì)導(dǎo)體，否則將會給測量帶來附加誤差。 推論 2： 熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A、 B組成，否則即使兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同，在回路中也不會產(chǎn)生溫差電動勢。 ? 中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種均質(zhì)材料的導(dǎo)體后，只要中間接入的導(dǎo)體兩端具有相同的溫度，就不會影響熱電偶的熱電動勢。 熱電偶溫度計(jì) (7/17) ? 中間溫度定律 熱電偶 AB在接點(diǎn)溫度為 T T3時(shí)的熱電動勢 EAB(T1, T3)等于熱電偶 AB在接點(diǎn)溫度為 T T2和 T T3時(shí)熱電動勢 EAB(T1, T2)和 EAB(T2, T3)的代數(shù)和，即 EAB(T1, T3)＝ EAB(T1, T2)＋ EAB(T2, T3) 中間溫度定律為制定熱電偶的分度表奠定了理論基礎(chǔ)。而且，這條基本定律也是工業(yè)測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)，因?yàn)橹灰ヅ渑c熱電偶的熱電性質(zhì)相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，便可使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離熱源，而不影響熱電偶的測量精度。 熱電偶溫度計(jì) (8/17) 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 ? 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 工業(yè)用熱電極材料應(yīng)滿足以下要求： 1) 物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，溫差電特性顯著，復(fù)現(xiàn)性好，同種材料的電極之間具有良好的互換性，且不為測溫介質(zhì)所腐蝕，高溫下不被氧化。 2) 電阻溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高，組成電偶對輸出的溫差電動勢大，且與溫度呈線性或簡單的函數(shù)關(guān)系，以便于提高儀表的靈敏度和準(zhǔn)確度，并便于儀表的刻度和測量。 3) 材質(zhì)均勻，塑性好，易拉絲，成批生產(chǎn)。 熱電偶溫度計(jì) (9/17) ? 鉑銠 30鉑銠 6熱電偶（分度號 B） 也稱 雙鉑銠熱電偶 ，是典型的高溫?zé)犭娕肌Ｒ糟K銠 30（ 鉑 70% ，銠30%）為正極，鉑銠 6（鉑 94%，銠 6%）為負(fù)極。 由于兩個(gè)熱電極都是鉑銠合金，因而提高了抗污染能力和機(jī)械強(qiáng)度，在高溫下其熱電特性較為穩(wěn)定，宜在氧化性和中性介質(zhì)中使用。長 期使用的最高溫度可達(dá) 1 600 ℃ ，短期使用溫度可達(dá) 1 800 ℃ 。 這種熱電偶的熱電動勢較小，因此冷端溫度在 40℃ 以下使用時(shí)，一般不必進(jìn)行冷端溫度的補(bǔ)償。 ? 鉑銠 10鉑熱電偶（分度號 S） 鉑銠 10為正極，純鉑絲為負(fù)極。適宜在氧化性及中性介質(zhì)中長期使用。其測溫上限長期使用可達(dá) 1 300 ℃ ，短期可達(dá) 1 600 ℃ 。 缺點(diǎn)：熱電動勢較小，價(jià)格昂貴，機(jī)械強(qiáng)度低；不宜在還原性介質(zhì)中使用。 熱電偶溫度計(jì) (10/17) ? 鎳鉻 鎳鋁或鎳鉻 鎳硅熱電偶（分度號 K） 以鎳鉻合金為正極，鎳鋁 (或鎳硅 )合金為負(fù)極，是一種廉價(jià)金屬熱電偶。具有較好的抗氧化性和抗腐蝕性；復(fù)現(xiàn)性較好；熱電動勢大；熱電動勢與溫度關(guān)系近似于線性關(guān)系；其成本較低，雖然測量精度不高，但能滿足工業(yè)測溫的要求，是工業(yè)上最常用的熱電偶；其長期使用的最高溫度為 1 000 ℃ ，短期使用溫度可達(dá) 1 200 ℃ 。 ? 鎳鉻 康銅熱電偶（分度號 F） 以鎳鉻合金為正極，康銅 (含鎳 40%的鎳銅合金 )為負(fù)極。由于康銅在高溫下容易氧化，其測溫范圍為 200～ 870 ℃ 。熱電動勢大，價(jià)格便宜，低溫下性能穩(wěn)定，尤其適宜在 0 ℃ 以下使用。 ? 銅 康銅熱電偶（分度號 T） 以純銅為正極，康銅為負(fù)極，其測溫范圍為 200～ 300 ℃ 。銅熱電極容易氧化，一般在氧化性氣體中使用不宜超過 300 ℃ 。其熱電動勢較大，熱電特性良好，材料質(zhì)地均勻，成本低。 熱電偶溫度計(jì) (11/17) ? 熱電偶的結(jié)構(gòu) 普通型熱電偶 由熱電極、絕緣子、保護(hù)套管及接線盒四部分組成。 常用的有螺紋和法蘭兩種連接方式，還有卡套等連接方式。 熱電偶溫度計(jì) (12/17) 鎧裝熱電偶 將熱電偶絲與絕緣材料及金屬套管經(jīng)整體復(fù)合拉伸工藝加工而成可彎曲的堅(jiān)實(shí)組合體。鎧裝熱電偶較好地解決了普通熱電偶體積及熱慣性較大，在彎曲結(jié)構(gòu)復(fù)雜的對象上不便安裝等問題 熱電偶溫度計(jì) (13/17) ? 熱電偶的冷端補(bǔ)償 熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢與兩端溫度有關(guān)。只有將冷端的溫度恒定，熱電動勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的冷端通?？拷粶y對象，且受到周圍環(huán)境溫度的影響，其溫度不是恒定不變的。為此，必須采取一些相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)償或修正。 ? 冰浴法 將熱電偶冷端置于冰點(diǎn)恒溫槽中，使冷端溫度恒定在 0℃時(shí)進(jìn)行測溫。冰浴法適用于實(shí)驗(yàn)室或精密溫度測量。 ? 冷端溫度修正 熱電偶分度表是以冷端溫度為 0℃ 為基礎(chǔ)而制成的，如果直接利用分度表，根據(jù)顯示儀表的讀數(shù)求得溫度必須使冷端溫度保持為 0℃ 。如果冷端溫度不為 0℃ ，如冷端溫度恒定在 T0 0℃ 時(shí)，則測得的熱電勢將小于該熱電偶的分度值，為了求得真實(shí)溫度，可利用 EAB(T1, T3) ＝ EAB(T1, T2)＋ EAB(T2, T3)修正。 熱電偶溫度計(jì) (14/17) ? 冷端補(bǔ)償導(dǎo)線 用補(bǔ)償導(dǎo)線代替部分熱電偶絲作為熱電偶的延長部分，使冷端移到離開被測介質(zhì)較遠(yuǎn)的地方。 補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性須與所取代的熱電偶絲一樣。 補(bǔ)償導(dǎo)線在測溫回路中的連接 注意，對于具有補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電偶，其冷端溫度應(yīng)該是補(bǔ)償導(dǎo)線的末端溫度。 熱電偶溫度計(jì) (15/17) 常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線 熱電偶名稱 補(bǔ)償導(dǎo)線 工作端為 100 ℃ 冷端為 0 ℃ 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢 /mV 正極 負(fù)極 材料 顏色 材料 顏色 鉑銠 鉑 銅 紅 鎳銅 白 177。 鎳鉻 鎳硅 銅 紅 康銅 白 177。 鎳鉻 康銅 鎳鉻 褐綠 康銅 白 177。 銅 康銅 銅 紅 康銅 白 177。 熱電偶溫度計(jì) (16/17) ? 冷端補(bǔ)償器 利用不平衡電橋所產(chǎn)生的不平衡電壓來補(bǔ)償熱電偶參考端溫度變化而引起的熱電動勢的變化。 限流電阻 冷端溫度與電阻 Rcu 所處的溫度一致。 在常溫下（取冷端溫 度 t0 ＝ 20 ℃ ）使電橋 平衡，當(dāng) t0偏離 20 ℃ ， 如 t0升高時(shí)， Rcu 隨 t0 升高而增大，則橋路 輸出 uab也隨之增大 , 而熱電偶回路中的總 熱電動勢隨 t0 的升高 而減小。適當(dāng)選擇橋 路電流 , 使 uab的改變 量與熱電動勢的改變 量相同，使 uab與熱電 動勢疊加后保持電動勢不變，從而實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償。 采用這種溫度補(bǔ)償電橋時(shí)，應(yīng)將顯示儀表的零位預(yù)先調(diào)整到電橋平衡溫度。 熱電偶溫度計(jì) (
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