過程控制與自動(dòng)化儀表儀表概述與溫度檢測(cè)儀表(編輯修改稿)
2025-05-27 12:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熱電偶溫度計(jì) 利用物體的熱電性質(zhì)測(cè)溫。 熱電阻溫度計(jì) 利用金屬電阻值或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的性質(zhì)測(cè)溫。 半導(dǎo)體溫度計(jì) 利用半導(dǎo)體 PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的特性，通過測(cè)量感溫器元件（結(jié)）電壓變化來測(cè)量溫度。 接觸式電參數(shù)測(cè)溫儀表： 熱電偶測(cè)溫原理 （ 1）熱電偶的測(cè)溫原理： 熱電效應(yīng) 兩種不同導(dǎo)體接觸并構(gòu)成回路，若兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同，則回路中出現(xiàn)毫伏級(jí)熱電勢(shì)，并產(chǎn)生電流。當(dāng)一端溫度固定，則該熱電勢(shì)與溫度有準(zhǔn)確的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系 特點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠、信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。一般用于測(cè)量 500～ 1600℃ 之間的溫度。 熱電偶特點(diǎn) ?熱電動(dòng)勢(shì)與溫度在小范圍內(nèi)基本上呈單值、線性關(guān)系； ?穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性較好； ?響應(yīng)時(shí)間較快； ?測(cè)溫范圍寬，高溫?zé)犭娕紲y(cè)溫上限可達(dá)2800℃ ，低溫?zé)犭娕伎蛇_(dá) 4K； ?測(cè)溫精度高；使用范圍廣。 接觸電勢(shì) 當(dāng)不同導(dǎo)體 A、 B接觸時(shí)，兩邊的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在接觸處產(chǎn)生 接觸電勢(shì) 。 其大小取決于兩種材料的種類和接觸點(diǎn)的溫度。 t 熱端 A B t0 冷端 eAB( t ) = Kt e l n NA( t ) NB( t ) NA( t )、 NB( t ) — 自由電子密度； e — 單位電荷 溫差電勢(shì) 對(duì)于同一金屬 A（或 B），其兩端溫度不同，自由電子所具有的動(dòng)能不同，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)，稱為 溫差電勢(shì) 。 熱電勢(shì)由兩部分組成： 接觸電勢(shì) 和 溫差電勢(shì) 。但溫差電勢(shì)值遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常忽略不計(jì)。 t A B t0 回路總電勢(shì) 熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成，稱 熱電勢(shì) 。由于溫差電勢(shì)很小，熱電勢(shì)基本由接觸電勢(shì)構(gòu)成： EAB （ t， t0） = e AB （ t） e AB（ t0） 此計(jì)算式中，有的常數(shù)很難確定，無法實(shí)用。實(shí)際中用實(shí)測(cè)標(biāo)定。但從上述公式可以得出基本結(jié)論： 對(duì)于確定的熱電偶，熱電勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān) 。 當(dāng)冷端溫度固定時(shí)， E（ t， t0）是熱端溫度 t 的單值函數(shù) 。 有關(guān)熱電偶的幾點(diǎn)結(jié)論 （ 1）若兩種導(dǎo)體相同則無論兩端點(diǎn)溫度如何，回路中熱電勢(shì)為零。 （ 2）若兩端點(diǎn)溫度相同，而 A、 B材料不同，回路中熱電勢(shì)為零。 （ 3）熱電勢(shì)與材料的中間溫度無關(guān)，只與兩接點(diǎn)溫度有關(guān)。 （ 4）熱電勢(shì)的大小取決于兩種導(dǎo)體的材質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度。 熱電偶的構(gòu)造 熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。 普通型 鎧裝型 普通熱電偶 熱電偶類型 理論上任何兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體都可以組成熱電偶，但考慮有良好的應(yīng)用性能，必須對(duì)熱電偶材料加以選擇。 選取原則：在測(cè)溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)及物理性質(zhì)，熱電勢(shì)要大，且與溫度接近線性關(guān)系 。 國(guó)際電工委員會(huì)（簡(jiǎn)稱 IEC）規(guī)定了熱電偶材料的取材標(biāo)準(zhǔn)。 用分度號(hào)命名不同 取材 的熱電偶 ，并給出了標(biāo)準(zhǔn)的 熱電勢(shì)分度表 。 幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶簡(jiǎn)介 熱電偶名稱 分度號(hào) 測(cè)溫范圍（ ℃ ） 平均靈敏度 特 點(diǎn) 鉑銠 30— 鉑銠 6 B 0～+1800 10μ V/℃ 穩(wěn)定性好 ,精度高 ,可在氧化氣氛使用 鉑銠 l0— 鉑 S 0～+1600 10μ V/℃ 同上，線性度優(yōu)于 B 鎳鉻 — 鎳硅 K 0～+1000 40μ V/℃ 價(jià)廉 ,，可在氧化及中性氣氛中使用 鎳鉻 — 康銅 E 200～+900 80μ V/℃ 靈敏 ,價(jià)廉 ,可在氧化及弱還原氣氛中使用 銅 — 康銅 T 200～+400 50μ V/℃ 價(jià)廉 ,但銅易氧化 ,常用于 150℃ 以下溫度測(cè)量 鎳鉻 — 鎳硅熱電偶分度表（簡(jiǎn)表） 分度號(hào) K t0=0℃ ， E/mV t/℃ 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 ? 鉑及其合金 （ B、 S） 屬于貴重金屬 ， 價(jià)格很貴 ，但其熱電勢(shì)非常穩(wěn)定 ， 主要用做標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及測(cè)量1100℃ 以上的高溫 。 ? 鎳鉻 － 鎳硅（ K） 線性度最好 ? 鎳鉻 － 康銅（ E） 靈敏度最高 ? 銅 － 康銅（ T） 價(jià)格最便宜 不同材質(zhì)的熱電偶，其熱電勢(shì)與熱端溫度的特性關(guān)系不同。 熱電偶冷端處理 ?只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。 ?熱電偶的 冷端處理 ：把熱電偶延伸到環(huán)境中以便測(cè)量和穩(wěn)定冷端溫度 。 延長(zhǎng)導(dǎo)線 ：廉價(jià)電偶的冷端處理 補(bǔ)償導(dǎo)線 ：選配低溫段與電偶有相同熱電效應(yīng)的廉價(jià)導(dǎo)體 冰浴法 把熱電偶的冷端插入盛有絕緣油的試管中 ，然后將試管放入裝有冰水混合物的容器中 ， 保持冷端為 0℃ 。 這種方法多數(shù) 用于熱電偶的檢定 。 ActtBCD毫伏計(jì)0t熱電偶冷 端 的 延 伸生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng) 恒 溫 環(huán) 境補(bǔ)償導(dǎo)線A B + — 熱電偶 補(bǔ)償導(dǎo)線 銅導(dǎo)線 t0 r r Rcu E R’ Rp u a b I’ I 恒流 I’=E/R’ R’RCU, RP, r r RCU, RP 則支路橋臂電流 I= I’/2 )(2
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