快速检测热电偶.pdf

工业用热电偶 （一）热电偶的测温原理和结构 1、原理 热电偶能用来测量温度，是基于热能和电能互相转换的原理，即热电现象。热电效应是热电偶测温的理论基础。热电势大小和温度具有 一定的函数关系。若两种不同的导体组成闭合回路，由于两种导体内的电子密度不同，热电偶两端温度不同，在回路中产生电动势，形 成热电流。 接在回路中的电测仪表就会显示出被测热电偶的热电势值。 若热电偶的参考端温度恒定或等于 0 ，则热电偶的热电势仅是测量 端温度的函数。即 EAB （t，t0 ）= eAB+ 常数 =f （t ） 上式说明，热电偶参考端温度恒定，热电偶所产生的热电势仅随测量端温度变化而变化。一定的热电势对应着相应的温度值，通过测定 热电势达到测量温度的目的。 图（用一小磁针放入回路中，两端温度相等，不偏转，不相等，偏转，偏转大小与两端差值及电极材料有关。说明当热电偶两端有温差 时，回路中就有电流产生。产生的电流称热电流，电动势称热电动势。） 这一现象是由塞贝克发现的，称为热电效应，又名塞贝克效应。当热偶参考端温度保持恒定时，热电动势只与测量端温度的大小有关。 由一种均质导体组成的闭合回路，不会产生热电动势。 （热电偶工作端焊接方法形成的，其主要方法有乙炔焊接、电弧焊接、碳精隐弧焊接。） 2 、结构 在常用的测温元件中，热电偶是用得最广泛的一种。它的结构是把两根不同材料的匀质（导体或半导体）热电偶 A 和 B 热电极构成的。 将 A 和 B 电极的一端焊接在一起，称为测量端（工作端），另一端称为参考端（自由端）。使用时将热电偶 A 和 B 电极套上既绝缘又耐 热的套管和，将测量端置于被测介质中（如过热蒸汽管道和锅炉烟道中），参考端接至电测仪器上，即可测介质的温度。图 为了增加测温元件的可靠性，用铠装。抗腐蚀，寿命长，还可制成很小直径（最小可达 1mm ），以满足需要（如汽轮机内缸壁温和隔板 温度测量） 热电偶测温优、缺点各是什么？ 测温准确度较高；结构简单，便于修理；动态响应速度快；测温范围较宽；信号可远传，便于集中检测和自动控制；可测量局部温度甚 至 点“ ”温度。 （缺点：准确度难以超过 0.2 度，须参考端温度恒定，高温或长期使用易腐蚀变质，降低寿命。） （二） 定律 1、中间导体定律：在热电偶回路中（或参考端），串接入第三种导体（如显示仪表），只要该导体两端温度相同，则回路的总热电动势 与这第三种导体无关。图 在热电偶回路中，接入中间导线，只要中间导线两端温度相同，则对回路总热电势无影响。 两种均质导体组成的热电偶，其热电势大小与热电极材料和两端温度有关，与热电极直径、长度及沿热电极长度上温度分布无关。 2 、中间温度定律：热电偶在接点温度为 t，t0 时热电动势等于该偶在接点温度 t ，tn 和 tn ，t0 时相应热电动势的代数和。图 3 、连接导体定律：在热电偶回路中，如果两电极分别与另两电极相连接，接点温度分别为 t ，tn ，t0 ，则回路中电势等于两种电极的代数 和。图 若两种材料分别相同，则总电势等于 E （t ，0 ）= E （t ，tn ）+ E （tn ，0 ） （三）补偿导线 补偿导线型号应与热电偶型号相配。铂铑 10-铂热电偶配用铜 -铜镍合金线、镍铬 -镍硅热电偶配用铜 -康铜，镍铬 - 考铜热电偶配用镍铬 -考 铜。 热电偶测量中应用补偿导线的理论基础是中间导体定律。 作用是将热电偶参考端移至离热源较远及环境温度较恒定的地方， 节省偶材料， 它并不能消除参考端温度不为 0 ℃的影响。 两个接点温度 必须相同，正负极不能接错（接反了，反而会抵消一部分热电动势，使仪表指示温度偏低）。连接点处温度低于 70 度。 E （t ，0 ）= E （t ，tn ）+ E （tn ，0 ） 工作用的热电偶参考端补偿方法有计算法、仪表机械零点法、补偿器法。 （机械零点：将显示仪表指针从刻度零点调到事先已知的参考端温度上。） （参考端补偿器实质上是一产生直流信号的毫伏发生器，它的内部线路结构是一个不平衡电桥，它的电源电压是直流 4V ，其内阻为 1Ω。 直流输出电压随参考端温度变化而变化。它与热电偶串联连接） 例：热电偶测量端的实际温度