自动检测技术第5章热电偶传感器及应用幻灯片.ppt

* * 改进 I1为流过的电流，α为铜电阻的温度系数，一般取0.0?039 1/℃；为热电偶冷端温度的变化范围。 * * 特点 热电偶所产生的热电势与温度之间的关系是非线性的，每变化1℃所产生的毫伏数并非都相同，但补偿电阻的阻值变化却与温度变化成线性关系。因此，这种补偿方法是近似的。在实际使用时，由于热电偶冷端温度变化范围不会太大，这种补偿方法常被采用。 * * 5．显示仪表零位调整法 当热电偶通过补偿导线连接显示仪表时，如果热电偶冷端温度已知且恒定时，可预先将有零位调整器的显示仪表的指针从刻度的初始值调至已知的冷端温度值上，这时显示仪表的示值即为被测量的实际值。 * * 6．软件处理法 计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0℃的情况，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。 对于T0经常波动的情况，可利用热敏电阻或其他传感器把T0信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。 * * 5.4热电偶传感器的应用实例 1．工作原理 2．工业现场利用热电偶测量炉温的误差分析 * * 1．工作原理 由毫伏定值器给出设定温度的相应毫伏值，如热电偶的热电势与定值器的输出值有偏差，则说明炉温偏离给定，此偏差经放大器送入调节器，再经过晶闸管触发器去推动晶闸管执行器，从而调整炉丝的加热功率，消除偏差，达到控温的目的。 常用炉温测量采用的热电偶测量系统图 * * 2．工业现场利用热电偶测量炉温的误差分析 主要原因有安装不正确、热导率和时间滞后等，由此产生的误差是热电偶在使用中的主要误差。 * * （1）安装不当引入的误差 ① 热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍。 ② 热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性。 ③ 热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃。 ④ 热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差。 ⑤ 热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 * * （2）绝缘变差而引入的误差 热电偶绝缘强度降低了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。 * * （3）热惰性引入的误差 ① 由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。 ② 由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。 * * （4）热阻误差 高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。 * * 放松一下！！ * * 铠装型热电偶外形 法兰 铠装型热电偶可 长达上百米 薄壁金属 保护套管（铠体） B A 绝缘 材料 铠装型热电偶横截面 * * 3．薄膜热电偶 用真空蒸镀（或真空溅射）、化学涂层等工艺，将热电极材料沉积在绝缘基板上形成的一层金属薄膜。热电偶测量端既小又薄（厚度可达0.01～0.1?m），因而热惯性小，反应快，可用于测量瞬变的表面温度和微小面积上的温度。 其结构有片状、针状和把热电极材料直接蒸镀在被测表面上等3种。所用的电极类型有铁-康铜、铁镍、铜-康铜、镍铬-镍硅等。测温范围为?200～300℃。 * * 铁-镍薄膜热电偶结构 1—测量接点 2—铁膜 3—铁丝 4—镍丝5—接头夹具 6—镍膜 7—衬架 * * 4．表面热电偶 表面热电偶是用来测量各种状态的固体表面温度的，如测量轧辊、金属块、炉壁、橡胶筒和涡轮叶片等表面温度。 此外还有测量气流温度的热电偶、浸入式热电偶等。 * * 5.2.2热电偶材料 1．对热电极材料的一般要求 2．电极材料的分类 3．绝缘材料 4．保护管材料 * * 1．对热电极材料的一般要求 （1）配对的热电偶应有较大的热电势，并且热电势对温度尽可能有良好的线性关系。 （2）能在较宽的温度范围内应用，并且在长时间工作后，不会发生明显的化学及物理性能的变化。 （3）电阻温度系数小，电导率高。 （4）易于复制，工艺性与互换性好，便于制定统一的分度表，材料要有一定的韧性，焊接性能好，以利于制作。 * * 2．电极材料的分类 （1）一般金属，如镍铬-镍硅，铜-镍铜，镍铬-镍铝，镍铬-考铜等。 （2）贵