熱電偶的工作原理及常見種類
兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量 端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶 的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1:熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù);
2:熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
3:當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關;若熱電偶冷端的溫度保持一定,則進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。
二、熱電偶優(yōu)點:
熱電偶是工業(yè)中常用的溫度測溫元件,具有如下特點:
① 測量精度高:熱電偶與被測對象直接接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
② 熱響應時間快:熱電偶對溫度變化反應靈敏。
③ 測量范圍大:熱電偶從 -40~+ 1600℃ 均可連續(xù)測溫。
④性能可靠, 機械強度好。
⑤ 使用壽命長,安裝方便。
三、熱電偶的種類及結構:
( 1 )常用的熱電偶材料有:
| 熱電偶分度號 | 熱電極材料 | |
| | 正極 | 負極 |
| S | 鉑銠10 | 純鉑 |
| R | 鉑銠13 | 純鉑 |
| B | 鉑銠30 | 鉑銠6 |
| K | 鎳鉻 | 鎳硅 |
| T | 純銅 | 銅鎳 |
| J | 鐵 | 銅鎳 |
| N | 鎳鉻硅 | 鎳硅 |
| E | 鎳鉻 | 銅鎳 |
( 2 ) 熱電偶的結構形式:
熱電偶的基本結構是熱電極,絕緣材料和保護管;并與顯示儀表、記錄儀表或計算機等配套使用。在現(xiàn)場使用中根據(jù)環(huán)境,被測介質(zhì)等多種因素研制成適合各種環(huán)境的熱電偶。熱電偶簡單分為裝配式熱電偶,鎧裝式熱 電偶和特殊形式熱電偶;按使用環(huán)境細分有耐 高溫熱電偶,耐磨熱電偶,耐腐熱電偶,耐高壓熱電偶,隔爆熱電偶,鋁液測溫用熱電偶,循環(huán)硫化床用熱電偶,水泥回轉(zhuǎn)窯爐用熱電偶,陽極焙燒爐用熱電偶,高 溫熱風爐用熱電偶,汽化爐用熱電偶,滲碳爐用熱電偶,高溫鹽浴爐用熱電偶,銅、鐵及鋼水用熱電偶,抗氧化鎢錸熱電偶,真空爐用熱電偶,鉑銠熱電偶等。
熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1:熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關, 只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
2:熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù) 的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫 度差的函數(shù);
3:當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱 電 偶的溫度差有關;若熱電偶冷端的溫度保 持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路,如圖所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便 產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
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