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技術(shù)文章
瑞士ROTRONIC熱電偶的工作原理
點(diǎn)擊次數(shù):1123 更新時(shí)間:2020-05-13 打印本頁面 返回

  當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路,其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為T0 ,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢,該電動(dòng)勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,產(chǎn)生的電動(dòng)勢則稱為“熱電動(dòng)勢”。
熱電動(dòng)勢由兩部分電動(dòng)勢組成,一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢,另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢。
熱電偶回路中熱電動(dòng)勢的大小,只與組成熱電偶的導(dǎo)體材料和兩接點(diǎn)的溫度有關(guān),而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)。當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后,熱電動(dòng)勢便是兩接點(diǎn)溫度t和t0。的函數(shù)差。即
這一關(guān)系式在實(shí)際測溫中得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)槔涠藅0恒定,熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢只隨熱端(測量端)溫度的變化而變化,即一定的熱電動(dòng)勢對應(yīng)著一定的溫度。我們只要用測量熱電動(dòng)勢的方法就可達(dá)到測溫的目的。
ROTRONIC熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,
當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)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(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)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(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)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(shí),可接入測量儀表,測得熱電動(dòng)勢后,即可知道被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測量溫度時(shí)要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí),冷端的(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。與測量儀表連接用補(bǔ)償導(dǎo)線。
ROTRONIC熱電偶冷端補(bǔ)償計(jì)算方法:
從毫伏到溫度:測量冷端溫度,換算為對應(yīng)毫伏值,與熱電偶的毫伏值相加,換算出溫度;
從溫度到毫伏:測量出實(shí)際溫度與冷端溫度,分別換算為毫伏值,相減後得出毫伏值,即得溫度。
兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,
當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會產(chǎn)生電動(dòng)勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)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(bǔ)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。
ROTRONIC熱電偶實(shí)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(yīng)注意如下幾個(gè)問題:
1、ROTRONIC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);
2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí),與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);
3、當(dāng)熱電偶的兩個(gè)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(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進(jìn)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(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

 

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