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      [導讀]熱電偶是一種感溫元件,它把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表轉換成被測介質的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的均質導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在Seebeck電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應

      熱電偶是一種感溫元件,它把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表轉換成被測介質的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的均質導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在Seebeck電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質導體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據熱電動勢與溫度的函數關系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時,只要該材料兩個接點的溫度相同,熱電偶所產生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測溫時,可接入測量儀表,測得熱電動勢后,即可知道被測介質的溫度。

      形成“熱”和“冷”結的兩個不同導體的組合會產生熱電偶。 將兩個結保持在不同的溫度下會產生電動勢(EMF),也稱為 熱電電壓。EMF在毫伏范圍內測量,是一種稱為 塞貝克效應,描述由熱電偶材料產生的電壓以及熱結和冷結之間的溫差。

      等式1提供了塞貝克效應的線性近似。

      ?V = S × (Th - Tc)

      ?V:兩種不同金屬之間的電壓差

      S:以V/K為單位的塞貝克系數(通常以μV/°C為單位)

      Th - Tc:熱端和冷端之間的溫差

      塞貝克系數特定于用于構建熱電偶的兩個導體。它有一個 非線性對溫度的依賴性。使用塞貝克效應的線性近似可以產生重要的測量結果 錯誤?,F代熱電偶測量技術應考慮到這種非線性。重要的是 了解溫度測量不能僅根據熱電偶產生的EMF來確定。相反 必須知道以下三個參數:

      熱結和冷結之間的熱梯度引起的熱電電壓

      熱電偶類型

      冷端溫度

      如果這些變量中的任何一個未知,則無法確定熱電偶檢測結處的溫度。 公式2顯示了在考慮上述參數的情況下測量熱電偶熱端溫度的更新計算:


      Th:熱端溫度(以°C為單位)

      Tc: 冷端溫度(以°C為單位)

      a(Tc):塞貝克系數作為T的函數c單位:μV/°C

      熱電偶的種類:熱電偶有K型(鎳鉻-鎳硅)WRN系列,N型(鎳鉻硅-鎳硅鎂)WRM系列,E型(鎳鉻-銅鎳)WRE系列,J型(鐵-銅鎳)WRF系列,T型(銅-銅鎳)WRC系列,S型(鉑銠10-鉑)WRP系列,R型(鉑銠13-鉑)WRQ系列,B型(鉑銠30-鉑銠6)WRR系列等。

      熱電偶的正確使用:熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等,換句話說,熱電偶不應裝在太靠近門和加熱的地方,插入的深度至少應為保護管直徑的8~10倍;熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質致使爐內熱溢出或冷空氣侵入,因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應盡可能避開強磁場和強電場,所以不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差;熱電偶不能安裝在被測介質很少流動的區域內,當用熱電偶測量管內氣體溫度時,必須使熱電偶逆著流速方向安裝,而且充分與氣體接觸。

      熱電偶廣泛應用于機械制造、電力、石油、化工、冶金、醫療、食品、環保等領域。例如,在工業生產過程中,熱電偶可以用于高溫熔煉爐、高溫烘干設備等的溫度測量;在醫療領域,熱電偶可以用于體溫測量;在食品加工過程中,熱電偶可以用于烤箱、烘干設備等的溫度控制。


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