精耐热电偶 精耐机械

精耐热电偶 精耐机械插图

第1章热电偶基础知识

1.什么是热电偶?

所谓热电偶,是指由两种不同的金属导体组成的温度传感器。与其他温度计(水银温度计、热敏电阻等)相比。),主要用于工业行业的热电偶都有自己的特点:

①响应速度快。

②温度测量范围广,从-200℃到+1700℃。

③可以测量特定点和小空之间的温度。

④由于温度信息可以检测为电信号(热电动势),所以对信息的处理和分析非常方便。

⑤价格低,容易买到。

2、热电偶的原理

1821年,德国科学家Zeebek发现,当两种不同的金属连接在一起,并对两端的接头施加不同的温度时,金属之间会产生电压,并有电流流过。这一现象以发现者的名字命名为“塞贝克效应”。在这个回路中产生电流的动力叫做热电动势,它的极性和大小只由两个导体的材料和两端的温差决定。

利用上面提到的塞贝克效应,热电偶的工作原理是依靠两种不同金属的接点(测温触点)T1与热电偶显示仪表触点(参比触点)T0之间的温差T产生电压。当热电偶用于测量温度时,显示仪表将测量电压。

热电偶显示仪表有两种测量方法。

1.将参考触点设置为0℃(冷端补偿),直接读取温度。

2.测量参考触点的温度(参考触点的补偿),并将其包括在温差△ t中..

测量时冷端很难保持在0℃。通过测量端子周围的温度,并将其与基于0℃的热电动势相加,可以获得测温触点的温度。我们称之为基准接触补偿。

3.热电偶的感温部分在哪里?

下图是将热电偶插入装满热液体的杯子中的示意图。假设液体中的温度是均匀的100℃(没有温度梯度)。此时,液体中的热电偶部分不会产生热电电动势。热电动势只在有温度梯度的部分产生。因为热电偶的感温部分会产生热电动势,所以温度梯度部分就是热电偶的感温部分。

第二章热电偶的选择

1、根据测量温度选择

根据两种金属导体的组合,热电偶可分为以下八类。

B型热电偶、R型热电偶、S型热电偶称为贵金属热电偶,N型热电偶、K型热电偶、E型热电偶、J型热电偶、T型热电偶称为廉价金属热电偶。含有高熔点金属(如铂和铑)的贵金属热电偶用于测量+1000℃以上的温度,而廉价的金属热电偶通常用于测量+1000℃以下的温度。

各种类型热电偶的特性描述如下。

[B型热电偶]

与其他贵金属热电偶相比,B型热电偶的铑含量更高,因此其熔点和机械强度增加,使用寿命长。电动势极低,无法测量低温区。主要用于测量R型热电偶/S型热电偶测量不到的温度较高的区域。

[R热电偶和S热电偶]

r型热电偶和S型热电偶也用于需要耐久性的高温区域。s热电偶是中国贵金属热电偶中使用率最高的。

[热电偶]

n型热电偶价格便宜,用于测量+1000℃以上的高温区。

“K型热电偶”

与贵金属热电偶相比,K型热电偶更便宜,现在在工业应用中最常见。K型热电偶因其电动势线性好,耐热性和耐腐蚀性高,可优先考虑。

[E型热电偶]

每1℃的电动势极大,属于分辨率较好的类型。尤其是对于精确的温度测量。

[J型热电偶]

j型热电偶是仅次于E型热电偶的第二种类型,它每1℃的电动势很大,分辨率很好。价格比e型热电偶低,也是一大特点。

[T型热电偶]

t型热电偶是一种在低温区(-200至+300℃)具有优良电动势特性的类型。用于低温区域的精确测量。

2、根据环境和反应选择

为了使热电偶引线在氧化和腐蚀环境中耐用,通常将其与外部空气体隔离。为了与外界空气体隔离,将在金属套管和一对热电偶引线之间填充并密封粉末状无机绝缘物质。我们称这种热电偶为“铠装热电偶”。

以下是铠装热电偶的特性。

由于这些特点,铠装热电偶自十多年前投入实际应用以来,得到了越来越广泛的应用。

(1)较大的机械强度使其具有优异的柔韧性和抗冲击性。

②良好的耐腐蚀性和耐压性。

铠装热电偶有三种温度测量触点。根据使用目的选择最合适的触点类型。

[接地类型]

接地热电偶直接将热电偶引线焊接在套管前端,形成测温触点。其特点是反应快。因为引线与套管连接,所以不能在有噪音或危险的地方使用。

[绝缘]

绝缘热电偶的热电偶引线与套管完全绝缘,形成温度测量触点。它的响应性不如接地型,但可以长时间使用,在有噪音或危险的地方也可以使用,没有任何影响。

“开放式”

该热电偶的热电偶引线从套管中露出,形成温度测量触点。它的反应能力是三种中最快的,能对细微的温度变化做出反应。可以用在需要快速响应的场合,比如发动机测试。但是强度很低,基本只用一次。

第三章热电偶和补偿导线

1.什么是补偿导线?

所谓补偿线,是指用来连接热电偶和温度显示仪表的导线。在温度范围内(0℃至+60℃),具有与热电偶几乎相同的热电势,因此主要用于延长热电偶。

考虑到下图所示的温度梯度。

因为在温度敏感部分存在温度梯度,所以在补偿导体上也会产生相当于这个温差的热电势。热电偶显示仪表计算产生的热电动势的总值,并显示为温度。

2.温度计通过测量热电偶的电位值来显示温度。

如果用铜线代替补偿线,如上图所示,即使在有温度梯度的部分也不会产生热电动势。这导致温度测量结果的误差。

3、热电偶和补偿线的连接

当连接部分没有温度梯度时,用普通接线板连接热电偶和补偿线不会有问题。

如果连接部件之间存在温差,则无法进行正确的测量。此时,应使用与所用热电偶具有相同热电动势的特殊连接器。

4.热电偶的最大延伸

热电偶本身延长到1km以上也可以使用。但是,最大输入信号电阻和可以接线的“输入信号电阻”一般在测量仪器上有规定。应当注意,如果热电偶的总电阻值超过该值,则无法实现正确的测量。

第四章热电偶校准

根据国家颁布的热电偶检定校准技术规范,热电偶检定一般采用定点法或比较法进行。下面是比较法和定点法的相关介绍。

1.定点法和比较法

所谓热电偶校准,是指确定热电偶显示值与实际温度之间关系的操作。通常每半年进行一次验证。验证方法大致可分为定点法和比较法。

定点方法

所谓定点法,是指利用温度定点给出正确的温度值,然后进行校验的方法。

如上图所示,测量定点温度后检查。

因为温度的定点是物质的相平衡态,所以无论何时再现,温度都是恒定的。

所谓水的三相点,是指液体、气体、固体的共存温度,通常可以在一个叫做水三相点瓶的玻璃瓶中实现。0.001℃可获得最佳精度,常用于定点法。

比较法

所谓比较法,是指用二等标准热电偶WRPB-2测量任意指定恒温槽的温度,同时得出它与已被测量和检定的热电偶之间的误差的一种方法。

与定点法相比,其精度较低,特点是可以在任何温度下进行检查。

2.热电偶的使用寿命

热电偶也有使用寿命。虽然它的使用温度和环境差别很大,但一般来说,如果在低于通常温度的氧化环境中使用,贵金属热电偶的使用寿命在2000小时左右,廉价金属热电偶的使用寿命在10000小时左右。如果在极端温度下使用,其使用寿命会大大缩短,约为50至250小时。当热电偶接近使用寿命时,将无法显示正常温度,最终断开。为了正确测量,请定期维护和更换热电偶。

第5章热电偶测量的故障排除

使用热电偶测量温度时,有时无法得到正确的测量值。下面总结了热电偶测量过程中容易出现的故障实例。

根据整体热电电动势1.00mV+3.00mV+10.00mV=14.00mV,测得值为100℃。(以每个热电势值为参考值)

1.热电偶和补偿线的极性颠倒。

如果热电偶和补偿线的极性不对,就不能正确测量。

整体热电动势变为-6.00mV,显示仪表显示温度错误。

2、铜线代替补偿线等。

当存在温度梯度时,如果用铜线代替补偿线,就不能正确测量。

总热电动势变为11.00毫伏,仪表上显示错误的温度。

3.使用不同种类的热电偶和补偿线。

如果使用不同种类的热电偶和补偿线,就不可能正确测量。

总热电动势变为7.50mV,测量仪器上显示错误的温度。

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