第三章 热电偶温度计.ppt

第三章 热电偶温度计 前言 热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。它被广泛用来测量100～1600℃范围内的温度，用特殊材料制成的热电偶还可以测量更高或更低的温度。热电偶测量温度有较高的准确度。由于热电偶能把温度信号转变成电信号，便于信号的远传和实现多点切换测量，因此，它在工业生产和科学研究领域中被广泛用于测量温度。 第三章 热电偶温度计 第一节 热电现象和关于热电偶的基本定律 第二节 标准化与非标准化热电偶 第三节 热电偶冷端温度补偿 第四节 热电偶校验 第一节 热电现象和关于热电偶的基本定律 一 热电现象及热电偶温度计 1 热电现象： 将两种不同的导体 A、B构成闭合回路，当两个连接 点温度不同时，回路中有电流通过，即回路中有热电势存在，这一现象称为热电现象。 2 热电势的组成： ⑴温差电势 ⑵接触电势 二 热电偶的基本定律 1. 均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，无论导体的截面积以及各处的温度分布如何都不能产生热电势。 应用： ⑴组成热电偶的热电极材料须满足各自均质的材料 ⑵在使用过程中，由于发生腐蚀、污染等化学反应，使热电极产生不均质，从而使热电偶精度下降，所以应定期对热电偶进行校验。 2. 中间导体定律 （1） 在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要它的两端温度相同，对回路的热电势没有影响。 （2）如果在两种导体A、B对另一种参考导体C的热电势为已知，则这两种导体组成热电偶的热电势为： 应用：利用该定律，在热电偶的使用过程中，需进行信号的传输，只要两个连接点1，2的温度相同，则可进行信号的等值传输，否则会产生附加误差。 第二节 标准化与非标准化热电偶 一 对热电极材料的主要要求： 1.理化性质稳定 2.热电势和热电势差大，线性度好 3.复制性好，互换性好 4.价格便宜 二 标准化热电偶 1. 铂铑10—铂热电偶（S） 特性：测量准确度高 测温范围大：0～1600 ℃ 热电势小 价格贵 2. 镍鉻—镍硅热电偶（K） 特性：热电势大 线性度好 测温范围大：0～1200 ℃ 价格低 3. 镍鉻—康铜热电偶（E） 特性：测温范围：0～900 ℃ 热电势大 价格低 4. 铜—康铜热电偶（T） 特性：0～400 ℃ 价格低廉 三. 热电偶的构造 ㈠结构： 1、热电极 2、绝缘材料 3、保护套管 4、接线盒 第三节 热电偶冷端温度补偿问题 从热电偶的测温原理中知道，热电偶热电势的 大小不但与热端温度有关，而且与冷端温度有关， 只有在冷端温度恒定的情况下，热电势才能正确反 映热端温度高低。在实际应用时，热电偶的冷端放 置在距热端很近的大气中，受高温设备和环境温度 波动的影响较大，因此冷端温度不可能是恒定值。 为了消除冷端温度变化对测量的影响，可采用下述 几种冷端温度补偿方法。 三. 补偿电桥法 补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电势变化。 1.当t0=20℃时,RCu=R1=R2=R3=1Ω,处于平衡状态，此时桥路输出Uab=0mv, UAB=Uab+EX(t,t0)=EX(t,20) 2.当t0﹤20℃时, RCu↓ ，Ub ↑,Uab ↓; EX(t,t0) ↑ UAB=Uab ↓ +EX(t,t0) ↑ =EX(t,20) 如果Uab减少量的等于EX(t,t0)的增加量，那么UAB的大小就不随冷端温度的减小而变化。 3.当t0﹥20℃时 RCu↑，Ub↓,Uab ↑; EX(t,t0) ↓ UAB=Uab ↑ +EX(t,t0) ↓ =EX(t,20) 如果Uab的增加量等于EX(t,t0)的减少量，那么UAB的大小就不随冷端温度增加而变化。 注意： 1.不同的热电偶对应相应的补偿电桥。