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      熱電偶的定義、工作理念、時間常數、類型、選擇、常見問題以及參考表

      來源:發表時間:2019-06-24


      熱電偶的定義
            熱電偶是一種測量溫度的傳感器。它由兩種不同類型的金屬組成,一端連接在一起。當兩種金屬的結點被加熱或冷卻時,產生的電壓可以與溫度相關聯。熱電偶是一種簡單,堅固且經濟高效的溫度傳感器,適用于各種溫度測量過程。 熱電偶的制造方式多種多樣,如熱電偶探頭,帶連接器的熱電偶探頭,過渡接頭熱電偶探頭,紅外熱電偶,裸線熱電偶甚至只是熱電偶線。
            上海自動化儀表三廠熱電偶通常用于廣泛的應用中。由于其廣泛的型號和技術規格,但了解其基本結構,功能,范圍以更好地確定適合應用的熱電偶的熱電偶類型和材料非常重要。
      熱電偶的工作理念
            當由兩種不同金屬構成的導線在兩端連接并且其中一端被加熱時,存在在熱電電路中流動的連續電流。如果該電路在中心處斷開,則凈開路電壓(塞貝克電壓)是結溫和兩種金屬的組成的函數。這意味著當兩種金屬的結點被加熱或冷卻時,產生的電壓可以與溫度相關聯。


      熱電偶的時間常數
            時間常數定義為溫度傳感器在特定條件下達到溫度階躍變化的63.2%所需的時間。傳感器需要五個時間常數才能接近100%的階躍變化值。暴露的結熱電偶提供最快的響應。此外,探頭護套直徑越小,熱電偶響應時間越快,但最高溫度可能更低。但請注意,有時探頭護套無法承受熱電偶類型的整個溫度范圍。了解更多有關熱電偶響應時間的信息。
      熱電偶類型
            熱電偶有不同的金屬組合或校準組合。最常見的是“基礎金屬”熱電偶,稱為J,K,T,E和N型。還有高溫校準 - 也稱為貴金屬熱電偶 - R,S,C和GB型。每次校準都有不同的溫度范圍和環境,盡管最高溫度隨熱電偶中使用的導線直徑而變化。雖然熱電偶校準決定了溫度范圍,但最大范圍也受熱電偶線直徑的限制。也就是說,非常薄的熱電偶可能無法達到整個溫度范圍。 K型熱電偶因其低成本和溫度范圍而被稱為通用熱電偶。


      熱電偶的選擇
            由于熱電偶在寬溫度范圍內測量并且可以相對堅固,因此熱電偶經常用于工業中。在選擇熱電偶之前,需要回答以下幾點:
            1、確定將使用熱電偶的應用
            2、溫度范圍
            3、熱電偶或護套材料的耐化學性
            4、耐磨和抗振動
            5、安裝要求(可能需要與現有設備兼容;現有孔可能決定探頭直徑)
      我如何知道選擇哪種交叉點類型?
            帶護套的熱電偶探頭有三種接點類型之一:接地,不接地或暴露。在接地連接探頭的尖端,熱電偶線物理連接到探頭壁的內部。這導致從外部,通過探針壁到熱電偶結的良好熱傳遞。在未接地的探頭中,熱電偶接頭與探頭壁分離。響應時間比接地方式慢,但未接地提供電氣隔離。
            暴露的接合式熱電偶突出于護套的尖端并暴露于周圍環境。此類型提供最佳響應時間,但在非腐蝕性和非加壓應用中的使用受到限制。有關結點類型的完整討論,請參見右側的插圖。 建議將接地連接點用于測量靜態或流動的腐蝕性氣體和液體溫度以及高壓應用。接地熱電偶的接點焊接在保護套上,比未接地的接頭類型響應更快。


            建議在腐蝕性環境中進行測量,以確保熱電偶與護套電子隔離并由護套屏蔽。焊絲熱電偶通過MgO粉末(軟)與熱電偶護套物理絕緣。
            建議使用暴露的接頭來測量需要快速響應時間的靜態或流動的非腐蝕性氣體溫度。接頭延伸到保護金屬護套之外,以提供準確的快速響應。在連接處延伸的地方密封護套絕緣層,以防止可能導致錯誤的水分或氣體滲入。
      熱電偶常見問題
      1、各種熱電偶的精度和溫度范圍是多少?
            您可以在此熱電偶顏色代碼表上找到有關熱電偶精度和溫度范圍的更多信息。重要的是要記住,精度和范圍都取決于熱電偶合金,被測溫度,傳感器結構,護套材料,被測介質,介質狀態(液體,固體)等或者氣體)和熱電偶線(如果暴露)或護套直徑(如果熱電偶線未暴露但被護套)的直徑。
      2、熱電偶接地與未接地連接?
            這取決于儀器。如果有可能存在對地的參考(在具有非隔離輸入的控制器中常見),則需要未接地的探頭。如果儀器是手持式儀表,則幾乎總能使用接地探頭。
      3、我可以使用任何萬用表測量溫度的熱電偶嗎?
            熱電電壓的大小取決于特定熱電偶合金引線的閉合(傳感)端以及開路(測量)端。使用熱電偶的溫度傳感儀器會考慮測量端的溫度,以確定傳感端的溫度。大多數毫伏表沒有此功能,也沒有能力進行非線性縮放以將毫伏測量轉換為溫度值??梢允褂貌檎冶韥硇U囟ǖ暮练x數并計算被感測的溫度。但是,需要不斷重新計算校正值,因為它通常不會隨時間變化。測量儀器和傳感端的溫度微小變化將改變校正值。
      4、如何選擇熱電偶,電阻溫度探測器(RTD),熱敏電阻和紅外設備?
            您必須考慮各種傳感器的特性和成本以及可用的儀器。此外,熱電偶通??梢栽诤軐挼臏囟确秶鷥葴y量溫度,價格便宜且非常堅固,但它們不如RTD和熱敏電阻那樣準確或穩定。RTD是穩定的,具有相當寬的溫度范圍,但不像熱電偶那樣堅固且便宜。由于它們需要使用電流進行測量,因此RTD會因自熱而出現不準確的情況。熱敏電阻往往比RTD或熱電偶更精確,但它們的溫度范圍更為有限。他們也受到自我加熱。紅外傳感器可用于測量高于任何其他設備的溫度,并且不會直接接觸被測表面。然而,它們通常不那么準確并且對表面輻射效率(或更確切地說,表面發射率)敏感。使用光纖電纜,它們可以測量不在直接視線范圍內的表面。
      要為您的應用選擇最佳溫度測量設備,您必須首先了解熱電偶,RTD和熱敏電阻之間的差異。。
      5、選擇紅外測溫裝置時最常被忽視的兩個因素是什么?
            被測表面必須填滿視場,并且必須考慮表面發射率。
      6、我可以運行多少英尺的T / C線?
            對于特定儀器,請檢查其規格,以確定輸入阻抗是否有任何限制。然而,根據經驗,將電阻限制在100歐姆電阻最大值,這取決于電線的規格; 直徑越大,阻力/英尺越小,運行時間越長。然而,如果環境是電氣噪聲,則發送器可能需要透射可運行的更長的距離,并且是噪聲更有抵抗力4-20mA的信號。
      熱電偶的參考表
            上海自動化儀表三廠熱電偶產生的電壓輸出可與熱電偶測量的溫度相關聯。下表中的文件提供了給定熱電偶類型的熱電電壓和相應的溫度。大多數文件還提供熱電偶溫度范圍,誤差限制和環境考慮因素。

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