热电偶工作原理
两种不同成份的导体两端接合成回路时,当两接合点温度不同时,就会在回路内 产生热电势。如果热电偶的测量端(感受被测温度的端叫测量端与参比端(处于已知 温度的端叫参比端或叫冷端存有温差时,显示仪表将会显示出热电偶产生的热电势 所对应的温度值。
热电偶的热电势将随着测量端温度的升高而增加,热电势的大小只和热电偶导 体材质和两端的温度有关,与热电极的长度、直径无关。
热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。用两种不同的金属导线 B焊接而成的闭合回路称为 热电偶”当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时, 回路中将产生热电动势,简称热电势,这种现象称为 热点效应”。热电势的大小与两 接点的温度差(t2—11和组成回路的导线材料有关。对于给定的热电偶,则只与两接 点的温差有关。如果保持t1不变(t仁0C,那么热电势只与t2有关。t2越大,热电势 越大且有确定的关系。只要用电位差计 与温度的关系球出被测温度t2。
理论上,任何两种不同的金属导线均可组成热电偶,但实际上为了使热电偶回路 有较大的热电势,能耐高温,而且热电势与温度基本上呈线性关系,通常采用下列金属 或合金导线配对组成热电偶(见表1 — 1
G测出回路中的热电势,就可以通过热电势
A、
材料名称 使用温度范围 热电势(mv/100 C 极性 铜一康铜
—20—400°C
4.15 + ---- 镍铬一考铜
—20—400C
6.95 镍铬一镍铝
—50—900C
4.10 + ---- 铂铑一铂
—20—1300C
0.64 + ----
热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。焊点 要求圆滑、直径小、接触好、牢固,增强热电偶的灵敏度和耐用性。测温时,接点1 放在盛有冰水混合物的冰瓶中,维持接点1的温度恒为零摄氏度,称为参比端(或冷 端。接点2置于待测温度场中,或焊接在被测物体的表面上,称为测量端(或热端。回 路中接入测量热电势的仪表 G(通常使用电位差计或数字电压表,测出电路中的热电 势,再由热电势与温度的关系曲线或表格查出被测温度。
热电偶测温线路有两种接法,如图1— 2所示。t1为冷端,t2为热端,A、B为热电 偶的正负极,热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定,表1 — 1中给出了每种 热电偶电极的极性。C为第三种仪表导线,测温度时要求仪表导线与热电偶电极的 两接点温度相同,否则会影响热电势的数值。
热电偶回路的几个性质:
(1用两种相同材料组成的热电偶,无论两个接点温度如何,热电偶回路中电势均 为零。
(2热电偶两接点温度相同时,无论热电偶电极材料是否相同,热电偶回路中电势 均为零。
(3热电偶所产生的热电势的大小与热电偶电极的几何形状 关,与热电极中间温度分布无关。
四、热电偶测温线路
热电偶测温线路可根据需要做多种设计。这里介绍几种常用的测温线路。 1?单点测温线路
单点测温线路由一个热电偶组成(如图1 — 2所示,冷端放在冰瓶里,保持t1为0 摄氏度,热端置于被测介质中或物体表面上,测出的热电势即反映了物体的实际温 度。
2. 差测温线路
如图1— 2所示,若把热电偶的冷端和热端分别置于两种不同温度的介质中 ,测出
的热电势反映了两种介质的温差。
3?点测温线路
(如长短、粗细等无
用切换开关可实现一台电位差计测量多点的温度。测试方法是
,通过切换开关
把每一个热电偶的热端与公用的冰点热偶线连接起来 ,组成一个单点测温线路,这样 用一个冰点可以组成多个测温线路,既节省了热偶线和测温仪表,又提高了测试速度 是一种经常使用的测温线路。(如图1 — 4所示图中tO为冷端温度,
t1、t2为待测温度。 4.它测温线路
工程中常用的测温线路还有串联和并联测温线路 (如图1 — 5,图1— 6所示。 串联测温线路是把n个热电偶的正极-正极相接,负极-负极相接。串联测温线路 测出的热电势是n个热电偶的电势之和。若n个热电偶的热端均放在待测的同一温 度的物质中,冷端均放在冰瓶内,则测出的热电势是单个热电偶所测电势的 n倍。因 此,串联测温线路可以起到放大电势的作用,常在温差较小的场合中使用,以减少测量 误差。并联测温线路测得的电势是 n个热电偶所测电势的平均值,常在测量一个区 域的平均温度时使用。
串联测温线路测出的热电势应先除以热电偶的个数 n后,再由温度一电势表查 出温度。热电偶技术指标
1、 热电偶公称压力
一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂。允许的工作压力 不仅与保护管材料、直径、壁厚有关,还与其结构形式、安装方法、插入深度以及 被测介质的流速与种类有关。
2、 热电偶最小插入深度
热电偶的最小插入深度应不小于其保护管外径的 3、热电偶绝缘电阻
8~10倍(特殊产品例外。
常温绝缘电阻的试验电压为直流 500V±50V,测量常温绝缘电阻的大气条件为温 度15~35C,相对湿度45%~75%,大气压力86~106kPa放置时间不小于2小时。
a、 对于长度超过1米的热电偶,它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积不小于 100M 即
Rr ? L> 100MQ L>1m
式中Rr--热电偶的常温绝缘电阻值 MQ L--热电偶的长度m
b、 对于长度等于或不足1米的热电偶,它的常温绝缘电阻值应不小于 100MQ。
4、上限温度绝缘电阻工业热电偶技术条件
Specification for in dustrial thermocouple assemblies代 替 ZBY 026-81 本标准适用 于分度表符合ZBY300-85《工业热电偶分度表及允差》的可拆卸的工业热电偶。
对于其他形式的工业热电偶,可以参照采用本标准的部分或全部条款。 1术语及定义
ZBY 300规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。 1.1 可拆卸的工业热电偶(industrial thermocoule assembly
热电极组件可以从保护管中取出的工业热电偶 (以下简称\热电偶\。 1.1.1 热电极组件(thermocoule element 由一对或多对热电极与绝缘物组成的组件。
热电偶工作原理.



