熱電偶溫度傳感器概述:
熱電偶溫度傳感器是工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用的一種測溫儀表,熱電偶被用作熱力學(xué)溫標(biāo)的儀器。熱電偶溫度傳感器由熱電偶、顯示儀表及連接
二者的中間環(huán)節(jié)組成。熱電偶是整個(gè)熱電偶溫度計(jì)的核心元件,能將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成直流電勢信號(hào),便于溫度信號(hào)的傳遞、處理、自動(dòng)記錄
和集中控制。熱電偶溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測溫范圍廣、測量精度等特點(diǎn)。一般情況熱電偶溫度計(jì)被用來測量-200~1600℃
的溫度范圍,某些特殊熱電偶溫度計(jì)可以測量高達(dá)2800℃的高溫或低至4K的低溫。
熱電偶溫度傳感器工作原理
熱電偶溫度傳感器的檢測元件即傳感器。熱電偶測溫是工作在熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)之上的,將兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路,該閉合
回路稱為熱電偶。構(gòu)成熱電偶的兩種不同材料稱為熱電極。熱電極有兩個(gè)連接點(diǎn):其中一個(gè)連接點(diǎn)在工作時(shí)插入被測溫度場,感受被測溫度信號(hào)
,稱該點(diǎn)為測量端、工作端或熱端;另一個(gè)連接點(diǎn)在工作時(shí)一般處于周圍環(huán)境中,稱為參比端、自由端、固定端或冷端。由熱電效應(yīng)原理可知,
對(duì)于A、B兩種材質(zhì)組成的熱電偶,兩端溫度分別為t、t0 時(shí)產(chǎn)生的熱電勢大小EAB(t,t0)可用下式表示,即
EAB(t,t0)= eAB (t)-eAB (t0)
式中EAB(t,t0)——A、B兩種材質(zhì)組成的熱電偶,兩端溫度分別為t、t0時(shí)產(chǎn)生的熱電勢;
eAB (t) ——熱電偶測量端的熱電勢;
eAB (t0) ——熱電偶參比端的熱電勢;
t,t0——測量端、參比端溫度。
當(dāng)熱電偶材料已知且均勻時(shí),固定參比端溫度t0 ,熱電勢EAB(t,t0)將只與測量端溫度t有關(guān),這就建立了熱電勢與被測溫度間一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)
關(guān)系。因此通過測量熱電勢就可以知道被測溫度的大小,這就是熱電偶測溫的依據(jù)。
熱電偶溫度傳感器熱電勢
熱電偶的熱電勢與溫度間的數(shù)學(xué)關(guān)系稱為熱電偶的熱電特性。熱電偶的熱電特性由熱電極材料的化學(xué)成分和物理性能決定,熱電偶的熱電特性都
是通過實(shí)驗(yàn)測得的,不能由理論計(jì)算得到。熱電勢的大小只與組成熱電偶的材料和熱電偶兩端溫度有關(guān),與熱電偶的形狀、尺寸、長短及粗細(xì)無
關(guān)。
關(guān)于熱電勢的幾點(diǎn)說明如下:
① 熱電偶的熱電勢與溫度直接是非線性的關(guān)系,目前采用熱電特性曲線和分度表(各種熱電偶的熱電勢與溫度的對(duì)照表)兩種形式描述二者
的關(guān)系。
② 熱電極有正、負(fù)之分,熱電勢也有正負(fù)極性之分。
EAB(t,t0)=- EAB(t,t0)=- EAB(t0 ,t)
③ 使用熱電偶測溫時(shí)只有保證t0保持不變,熱電勢EAB(t,t0)與被測溫度t才是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,如果t0發(fā)生變化,及時(shí)t保持不變,EAB
(t,t0)也會(huì)發(fā)生變化,給測量帶來附加誤差。
④ 如果組成熱電偶的兩種熱電極材料相同,無論兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度如何,熱電勢保持為零。
⑤ 如果兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度相同,即使組成熱電偶的兩種熱電極材料不同,熱電勢也會(huì)為零。