第3章1热电偶.ppt

第三章接触式温度检测及仪表  第三章 第一节热电偶温度计 第一节热电偶温度计 一、热电现象和热电偶温度计 二、热电偶的三条基本定律 一、热电现象和热电偶温度计 1.热电偶：两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成闭合回路。A、B是热偶丝，也叫热电极。 2. 热电势：热电偶放在被测对象中，两端温度不同时，会产生的电动势 3. 热电流：回路中通过的电流 4.热端（工作端）、冷端（自由端）：感受温度变化的那端称为或热端，另一端称为或冷端。 这种物理现象称为热电现象。 先看一个实验——热电偶工作原理演示 一、热电现象和热电偶温度计 5. 热电势的产生原因： 由温差电势和接触电势组成 1）温差电势：一根导体两端温度不同产生的热电动势 原因： 热电势的工作原理：某只热电偶，如果使冷端温度t0保持不变，则热电动势便成为热端温度t的单一函数。即， 故测量热电势的大小就可以反映温度的数值 二、热电偶的三条基本定律 均匀导体定律、 中间导体定律、 中间温度定律 1. 均匀导体定律 1）定律内容：由一种均匀导体（或半导体）组成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产生电动势。 2）定律推论 （1)热电偶必须由两种不同材料组成 （2)由一种材料组成的闭合回路存在温差时，如回路有热电势，则材料不均匀 2 中间导体定律 1）定律内容：不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。 2）定律推论 推论1：在热电偶回路接入第三种导体，若第三种导体的两接点温度相同，对回路中总热电势无影响。 推论2: 3)推论1用途: 1)连接显示仪表的两个接点温度相同， 则不影响热电偶电势 2）也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。 2 中间导体定律 (4）推论1证明： 5)推论2：如果两种导体A,B对另一种导体C的热电势已知，则这两种导体组成热电势=是它们对参考导体热电势的代数和。 所以 EAC(t, t0)＋ ECB(t, t0) =eAB(t)+ eBA(t0)= EAB(t, t0) 3 中间温度定律 1）定律内容： 热电偶在两接点温度t1、t3时的热电动势等于接点温度分别为t1、t2和t2、t3 的两支同性质热电偶的热电动势的代数和。 2)定律的应用： 1）为热电偶热电势－温度关系分度奠定了理论基础。 已知热电偶在某一给定冷端温度下，电压对应的温度值，另外冷端温度下，电压应对应什么温度？（修正解决） 2）为工业测温中应用补偿导线提供了理论依据。 1 测温时，其冷端温度要求恒定（？），如直接满足此条件，热电偶冷端直接延伸放到恒温的地方，热电偶很长，价格较高。 2 用补偿导线连接到热电偶的冷端，延伸至恒定冷端温度，在达到冷端温度恒定要求的同时，降低造价。 分为补偿型和延伸型 补偿型的材料与对应的热电偶不同，价格便宜，但在低温下热电性质相同 延伸型的材料与对应的热电偶相同，但准确度要求略低 4）使用补偿导线的注意事项 （1）在一定的温度范围内使用 （2）补偿导线与热电偶极热电性质相同 （3）极性不能接反 （4）接入点温度一致 热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管等几个主要部分组成，其常见外形结构如图所示。 一、热电极材料及性质 二、标准化热电偶 三 非标准化热电偶 四 热电偶的构造 一、热电极材料及性质 1）物理性质稳定，其热电性质不随时间变化 2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀 3）灵敏度和线性度好 4）电导率高，电阻温度系数小 5）复制性好，以便交换 6）价格便宜 二、标准化热电偶 标准化热电偶：是指制造工业较成熟，应用广泛，能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶 标准化热电偶具有互换性 ?铂铑10-铂热电偶（分度号S）  ?铂铑13-铂热电偶（分度号R）  ?铂铑30-铂铑6热电偶（分度号B） ?镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）热电偶（分度号K）  ?镍铬一康铜热电偶（分度号E）  ?铁一康铜热电偶（分度号J） ?铜一康铜热电偶（分度号T） ?镍铬一金铁热电偶（分度号NiCr－AuFe0.07）及铜一金铁热电偶（分度号Cu－AuFe0.07） 1. 几种标准化热电偶的性能和特点 1）铂铑10-铂热电偶 分度号为“S”，贵金属热电偶。 常用直径0.5m m。正极：铂铑丝(铂90%，铑l0%)，负极：纯铂丝。 长期使用最高温度达1300℃ ，短期使