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基于热电偶的温度传感器 —现代检测技术课程;主要内容; 1.热电偶的基本原理;;;两种导体的接触电势(珀尔贴电势);两种导体的温差电势(汤姆逊效应);热电偶总热电势;1、 同种导体构成的热电偶,即便 T? T0。闭合回路中也不会产生 热电势。因此,作为热电偶,必须采用两种不同的导体作热极。
2. 热电偶所产生的热电势大小,只决定于热电极材料的成分和两结点温度,与热电极的长度,直径和接触面的形状、大小无关。当T=T0 时,热电势为零。
3. 热电偶两电极材料成分确定后,热电势大小只由两结点温度决定,与电极中间温度无关。若自由端温度 T0 保持一定,热电偶的热电势仅是测量端温度 T的单值函数。即:
EAB(T, T0)= φ(T);热电偶应用定律
中间导体定律
中间温度定律
标准导体(电极)定律; 在热电偶测温回路内,接入第三种导体时,只要第三种导体的两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响。; 若三个接点的温度均为T0,则回路的总热电势为
EABC(T0)= EAB(T0)+ EBC(T0)+ ECA(T0)=0
若A、B接点温度为T,其余接点温度为T0,且T T0,
则回路的总热电势为
EABC(T,T0)= EAB(T)+ EBC(T0)+ ECA(T0)
因为EAB(T0)=-[EBC(T0)+ ECA(T0)]
所以
EABC(T,T0)= EAB(T)- EAB(T0);测量仪表及引线作为第三种导体的热电偶回路 ;中间温度定律;中间温度定律 ;中间温度定律的应用;标准导体(电极)定律;标准导体定律的意义;例子;热电偶的分度表;
例子
用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度T0=30℃,测得热电势eAB(T,T0)为33.29mV, 求加热炉温度。
查镍铬-镍硅热电偶分度表得eAB(30,0)1.203 mV。可得 ;2.热电偶的种类 ;热电偶材料及标准热电偶;标准化热电偶的主要性能和特点 ;其中铂铑10-铂热电偶属于贵金属,它被规定为630~1064℃的测温标准,但它的灵敏度较低(100 ℃时为0.643mv);
镍铬-镍铝(镍铬-镍硅)是非贵重金属中性能最稳定的一种,因此应用最广。电极制作得较粗(约 3 mm),因而使用寿命长、强度高等。它的热电势也较高(100 ℃时为4.1mv);
镍铬-康铜的热电势最大( 100 ℃时为6.95mv),但它的测量温???上限不高( 900 ℃),电极材料的成分不容易保证。; 3. 热电偶的冷端温度补偿
当热端温度为T 时,分度表所对应的热电势eAB(T, 0)与热电偶实际产生的热电势eAB(T,T0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式: ;热电偶一般做得较短, 一般为350~2000mm。
在实际测温时,需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米远的控制室里的显示仪表或控制仪表,这样, 冷端温度T0比较稳定。;设热电偶测量端温度为T,自由端温度为T0 ( ? 0 ℃),
根据中间温度定律:
E(T,0)=E(T,T0)+E( T0,0)
;为减少一次查表,工程上常采用这种方法:
T= T’ + KT0
式中 :
T-被测真实温度;
T’-由E ( T, T0 ) 值查分度表得出的温度;
T0-冷端恒定温度;
K-修正系数;2、 自由端温度恒温法;3、电桥补偿法;电桥补偿原理;4.热电偶温度变送器的实现;热电偶V/I变换电路;谢谢!
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