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三言两语话热电偶

  什么是热电偶?

  热电偶是一种感温元件,是一种仪表。它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。热电偶测温基本原理:将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的两个执着点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。

  为什么热段偶为什么要有冷端补偿呢?

  何谓热电偶冷端补偿?比如说:我把热电偶放置在室温为60摄氏度环境下测量200摄氏度的物体,此时何谓冷端呢?如果我把热电偶通过导线连接到室温为25摄氏度的仪器上,此时又何谓冷端呢?

  热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。

  热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。当冷端温度变化(比如升高),热电偶产生的热电势也将变化(减小),而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化(升高)。如果参数选择得好且接线正确,电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等,整个热电偶测量回路的总输出电压(电势)正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

  由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵 金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。

  热电偶产生的热电势取决于其两端的温度,只有在冷端温度保持恒定时,其输出的热电势才是测量端(热端)温度的单值函数。而且,工程技术上广泛使用的热电偶分度表和根据分度表刻划的测温显示仪的刻度都是根据冷端温度为0°C而制作的。因此,对它的冷端温度必须进行补偿,才能保证热电偶测量精度。

  热电偶冷端温度的补偿方法很多。在工业仪表和生产现场中,常规补偿方法有冷端温度补偿法和补偿电桥法。较先进的补偿方法,如智能补偿法。

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