热电偶的主要应用(热电偶的应用原理)
一、热电偶的应用:热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,用于中高温区测量(-200℃~1300℃,特殊情况下-270℃~2800℃,更高的温度,可采用光学测温仪),并把温度信号转换成热电动势信号,通过二次仪表转换成被测介质的温度。热电偶更具应用需要做成不同的外形,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
二、热电偶的工作原理 :两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个结点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶按材料分最常用的为K型(4.096mV)K 镍铬--镍硅 -200- 1000℃ ,E型(6.319mV),镍铬 铜镍 -200- 700 ℃。
如图所示,两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。置于被测温度为 t 的介质中,称为工作段,另一端为自由端,放在温度为t0的恒定温度下,当工作段的被测介质温度发生变化时,热电势也随温度发生一定规律的变化。热电偶产生的热电动势,其大小只与电极材料与两端的温差有关,而与热电极的长度和直径的粗细无关。
三、采用热电偶为测量元件的变送器称之为热电偶温度变送器。从外观上看,热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别。
四、热电偶分类:根据安装环境,热电偶有螺纹连接,法兰连接,有铠装(耐冲击),有刚玉管(用于高温环境,脆,不耐冲击,需要套管保护)根据需要有长有短;常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,可与配套的显示仪表配套使用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。
分度号 |
热电阻材料 |
测温范围 |
优点 | |
正极 |
负极 | |||
S |
铂铑10 |
纯铂 |
0〜1600C |
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。2.耐氧化、耐腐浊性良好3.可以做为标准使用。 |
R |
铂铑13 |
纯铂 |
0〜1600C |
1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。2.耐氧化、耐腐浊性良好3.可以做为标准使用 |
B |
铂铑30 |
铂铑6 |
600〜1800C |
1.适用1000C以上至1800C2.在常温环境下热电动势非常小,不需补偿导线3.耐氧化、耐腐浊性良好。4.耐热性与机械强度较 |
K |
镍铬 |
镍硅 |
-200~1300 |
1.热电动势之直线性良好;2.1000℃以下耐氧化性良好;3.在金属热电偶中安定性属良好。缺点:不适用于还元性气体环境,特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体;热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大; |
T |
纯铜 |
铜镍 |
不常用 | |
J |
铁 |
铜镍 |
不常用 | |
N |
镍铬硅 |
镍硅 |
不常用 | |
E |
镍铬 |
铜镍 |
不常用 |
五、热电偶常见故障及处理方法
现 象 |
原 因 |
处 理 方 法 |
热电势值偏低 |
1.热电偶受潮,绝缘不良2.热电偶电极材料变质或热端损坏3.补偿导线热电偶极性接反(随着温度的升高,显示值降低,甚至为负值)4.线路电阻不准确 |
a.清洗烘干或更换热电偶b.更换热电偶c.正确接线d.正确配置线路电阻 |
热电势值偏高 |
1.补偿导线与热电偶型号不符2.热电偶电极材料变质3.线路电阻断路(跑最大量程) |
a.更换补偿导线b.更换热电偶c.更换线路电阻 |
热电势不稳定 |
a.端子接触不良 b.绝缘不良或局部接地 |
a.拧紧接线端子b.清洗烘干或处理接地故障 |
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