热电偶测温描述.ppt

例5-3：有一个实际的热电偶测温系统，两个热电极的材料为镍铬和镍硅，L1和L2分别为配镍铬－镍硅补偿导线，测量系统配K型热电偶的温度显示仪表(带补偿电桥)来显示被测温度的大小，设t ＝300℃。tc＝50℃，t0＝20℃ ①求显示仪表输入端的热电势 * 若T＝T0，则EAB（T,T0)=0 比较查出的3个热电势，可以看出热电势是否线性？ 热电偶信号经补偿导线接到DCS I/O端子板，接线端子板上有热电阻，这个热电阻是用来测量接线端子板附近的温度的，这个信号也接到DCS里，DCS里会通过把这个热电阻测量的温度值加到热电偶测量的温度值上，实现冷端补偿，从而测得真实温度。如果温度变送器在现场热电偶表头里，在表头里也会有热电阻对热电偶进行冷端补偿。一体化的变送器上实现了温度补偿，所以现场变送器4-20mA信号传回接线室不用补偿电缆 。 三、热电偶测温仪表 组成 热电偶 1 连接导线 2 显示仪表 3 3 1 1 t t0 2 2 基于热电效应原理的测温仪表。 广泛应用于生产和研究领域： 测温精度高、性能稳定； 结构简单，易于制造，产品互换性好； 便于信号远传和实现多点切换； 测温范围广，可达-200~2000℃； 形式多样，适用于各种测温条件。 三、热电偶测温仪表 （一）热电偶测温仪表工作原理 1.热电效应 热电偶的测温原理是以热电效应为基础的。两种不同材料的导体A、B组成一个闭合回路，当回路两端接点t0、t 的温度不相同时（假设t＞t0），回路中就会产生一定大小的电势，形成电流，这个电流的大小与导体材料性质和接点温度有关，这种原理称为热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（Seeback）发现,所以又称西拜克效应。 A B 术语： 热电偶——两种不同材料的组合体称为热电偶； 热电极——构成热电偶的两种导体称为热电极； 测量端（工作端，热端）——插入被测介质中感受被测温度的一端，如图中接点 t ； 参考端（自由端，冷端）——处于周围环境中的一端，如图中接点t0。 t0 t eAB(t0) eA(t,t0) eB(t,t0) A B eAB(t) 参考端 测量端 2.热电势 热电势是接触电势和温差电势共同作用的结果。 (1)接触电势 由于两种不同导体的电子密度不同，从而在接点处发生电子扩散而形成的电动势。它只与A、B导体的性质和接点处温度有关，记作eAB(t)。 电子浓度NANB +++ eAB(t) A B NA NB － － － t k-波尔曼系数,k=1.38×10－23(J/℃) e-单位电荷,e=4.802×10－10 NA,NB-电子密度 (2)温差电势 由于同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起的电动势，只与导体材料性质和两端温度有关， 记作 eA(t, t0)= eA(t)- eA(t0)。 温差电势原理图 +++ eA (t,t0) tt0 热端 t 冷端 t0 (3)热电势公式推导： 可得热电势公式为： 对于给定热电偶，热电势是其两端温度函数之差。若其冷端温度 t0 恒定，则 f (t0) 是定值。热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。 t0 t eAB(t0) eA(t,t0) eB(t,t0) A B eAB(t) 根据电磁场理论得 温差电势远小于接触电势 中规定写在前面的A和t分别为正极和高温，写在后面的B和t0分别为负极和低温。若它们的位置互换，则热电势的极性就反相。 (4)热电极的极性 测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。 符号 例： （二）热电偶的基本定律 (1)匀质导体定律 匀质导体的回路不论各处温度分布如何都不会产生热电势。 热电偶必须由两个不同质的材料组成； 同一导体回路是否有热电势可用来判定导体是否匀质。 T2 T1 A a B C 2 3 EAB a A T0 2 3 A B EAB T1 T2 C T0 (a) (b) T0 T0 第三种材料接入热电偶回路图 (2)中间导体定律 由两种不同导体构成的热电偶回路中，接入第三种导体，只要保持第三种导体两端温度相等，则对回路热电势没有影响。 E T0 T0 T E T0 T1 T1 T 电位计接入 热电偶回路 根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。 也允许采用不同方法来焊接热电偶。 (3)中间温度定律 热电偶回路中，热端温度为t、冷端为t0时的热