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各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算？

熱電偶
熱電偶（thermocouple）是溫度測量?jì)x表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線(xiàn)盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。
工作原理
當有兩種不同的導體或半導體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T(mén)，稱(chēng)為工作端或熱端，另一端溫度為T(mén)0 ，稱(chēng)為自由端（也稱(chēng)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體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。這種現象稱(chēng)為“熱電效應”，兩種導體組成的回路稱(chēng)為“熱電偶”，這兩種導體稱(chēng)為“熱電極”，產(chǎn)生的電動(dòng)勢則稱(chēng)為“熱電動(dòng)勢” 。
熱電動(dòng)勢由兩部分電動(dòng)勢組成，一部分是兩種導體的接觸電動(dòng)勢，另一部分是單一導體的溫差電動(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(wú)關(guān)。當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。的函數差。即
這一關(guān)系式在實(shí)際測溫中得到了廣泛應用。因為冷端t0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)勢對應著(zhù)一定的溫度。我們只要用測量熱電動(dòng)勢的方法就可達到測溫的目的
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路，
當兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì )有電流通過(guò)，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（Seebeck effect）。兩種不同成份的均質(zhì)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(gè)恒定的溫度下。根據熱電動(dòng)勢與溫度的函數關(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?jì)x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(guò)引線(xiàn)與測量電路連接的端稱(chēng)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，將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱(chēng)為熱電偶的冷端補償正常。與測量?jì)x表連接用專(zhuān)用補償導線(xiàn)。
熱電偶冷端補償計算方法：
從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應毫伏值，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。
各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算
一、S型熱電偶：鉑銠10-鉑熱電偶，溫度范圍0～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、耐熱性、安定性、再現性良好及較優(yōu)越的精確度；
2、耐氧化、耐腐濁性良好；
3、可以做為標準使用。
缺點(diǎn)：1、熱電動(dòng)勢值小，補償導線(xiàn)誤差大；
2、價(jià)格高昂；
3、在還元性氣體環(huán)境較脆弱。（特別是氫、金屬蒸氣）
二、R型熱電偶：鉑銠13-鉑熱電偶，溫度范圍0～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、耐熱性、安定性、再現性良好及較優(yōu)越的精確度；
2、耐氧化、耐腐濁性良好；
3、可以做為標準使用。
缺點(diǎn)：
1、熱電動(dòng)勢值小，補償導線(xiàn)誤差大；
2、在還元性氣體環(huán)境較脆弱（特別是氫、金屬蒸氣）；
4、價(jià)格比S分度高昂。
三、B型熱電偶：鉑銠30-鉑銠6熱電偶，溫度范圍0～1600℃；
優(yōu)點(diǎn)：1、耐氧化、耐腐濁性良好；
2、在常溫環(huán)境下熱電動(dòng)勢非常小，不需補償導線(xiàn)；
3、耐熱性與機械強度較R型優(yōu)良。
缺點(diǎn)：
1、在中低溫域之熱電動(dòng)勢極小，600℃以下測定溫度不準確；
2、熱電動(dòng)勢值小，熱電動(dòng)勢之直線(xiàn)性不佳；
3、價(jià)格比S分度還要貴；
四、K型熱電偶：鎳鉻-鎳硅熱電偶，溫度范圍0～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、熱電動(dòng)勢之直線(xiàn)性良好；
2、1000℃以下耐氧化性良好；
3、在金屬熱電偶中安定性屬良好。
缺點(diǎn)：
1、熱電動(dòng)勢與貴金屬熱電偶相比較時(shí)變化較大；
2、不適用于還元性氣體環(huán)境；
3、受短范圍排序之影響會(huì )產(chǎn)生誤差。
五、N型熱電偶：鎳鉻硅--鎳硅熱電偶，溫度范圍-270～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、1200℃以下耐氧化性良好。
2、熱電動(dòng)勢之直線(xiàn)性良好。
缺點(diǎn)：
1、不適用于還元性氣體環(huán)境
2、熱電動(dòng)勢與貴金屬熱電偶相比較時(shí)變化較大。
六、E型熱電偶：鎳鉻硅--康銅熱電偶，溫度范圍-270～1000℃
優(yōu)點(diǎn)：1、熱電偶中感度好；
2、與J熱電偶相比耐熱性良好；
3、適于氧化性氣體環(huán)境。
4、價(jià)格低廉
缺點(diǎn)：不適用于還元性氣體環(huán)境
七、J型熱電偶：鐵--康銅熱電偶，溫度范圍-210～1000℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、可使用于還元性氣體環(huán)境
2、熱電動(dòng)勢較K熱電偶大20%。
3、價(jià)格較便宜，適用于中溫區域。
缺點(diǎn)：易生銹，再現性不佳。
八、T型熱電偶：銅--康銅熱電偶，溫度范圍-270～400℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1、熱電動(dòng)勢之直線(xiàn)性良好。
2、低溫之特性良好
3、再現性良好、高精度。
缺點(diǎn)：
1、使用溫度限度低。
2、熱傳導誤差大。
九、PT100型熱電阻：鉑電阻，溫度范圍-200～500℃；鉑材料的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩定性好、能耐高溫，容易制得純鉑，它的缺點(diǎn)是：在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來(lái)的蒸汽所沾污，使鉑絲變脆，并改變電阻與溫度之間的關(guān)系。
十、Cu50型熱電阻：銅電阻，溫度范圍-50～100℃：銅熱電阻的價(jià)格便宜，線(xiàn)件度好，工業(yè)上在-50-- 100℃范圍內使用較多。銅電阻怕潮濕，易被腐蝕，熔點(diǎn)亦低。
熱電偶溫度計算
當熱電偶與補償導線(xiàn)連接處溫度高于控制室溫度時(shí) 補償導線(xiàn)補償電勢正應該熱電偶產(chǎn)生熱電勢【加上】補償導線(xiàn)產(chǎn)生補償電勢接反了相當于加上了負值會(huì )使指示偏低；
當熱電偶與補償導線(xiàn)連接處溫度低于控制室溫度時(shí) 補償導線(xiàn)補償電勢負應該熱電偶產(chǎn)生熱電勢【減去】補償導線(xiàn)產(chǎn)生補償電勢接反了相當于減去了負值會(huì )使指示偏高；
當熱電偶與補償導線(xiàn)連接處溫度等于控制室溫度時(shí)補償導線(xiàn)補償電勢零對測量沒(méi)有影響
E=Ek(t,tc)-Ek(tc,t0)+Ek(t0,0)
=12.029-2.023-(2.023-0.798)+0.798
=9.759mV
查表可得溫度約為240。C
熱電偶測溫原理
1、2兩點(diǎn)的溫度不同時(shí)，回路中就會(huì )產(chǎn)生熱電勢，因而就有電流產(chǎn)生，電流表就會(huì )發(fā)生偏轉，這一現象稱(chēng)為熱 ?電效應（塞貝克效應），產(chǎn) 生的電勢、電流分別叫熱電勢、熱電流。
各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算
熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量?jì)x表。是根據熱電效應即塞貝克效應原理來(lái)測量溫度的，是溫度測量?jì)x表中常用的測溫元件。將不同材料的導體A、B接成閉合回路,接觸測溫點(diǎn)的一端稱(chēng)測量端,一端稱(chēng)參比端。若測量端和參比端所處溫度t和t0 不同,則在回路的A、B之間就產(chǎn)生一熱電勢EAB(t，t0 ),這種現象稱(chēng)為塞貝克效應，即熱電效應。EAB大小隨導體A、B的材料和兩端溫度t和t0 而變,這種回路稱(chēng)為原型熱電偶。在實(shí)際應用中，將A、B的一端焊接在一起作為熱電偶的測量端放到被測溫度t處，而將參比端分開(kāi)，用導線(xiàn)接入顯示儀表，并保持參比端接點(diǎn)溫度t0穩定。顯示儀表所測電勢只隨被測溫度而t變化。
各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算
在1821年德國醫生塞貝克在實(shí)驗中發(fā)現熱電效應以來(lái)，經(jīng)珀爾帖、湯姆遜以及開(kāi)爾文等科學(xué)家的大量研究，熱電效應理論得到了不斷的發(fā)展，并日趨完善。熱電偶是熱電效應的具體應用之一，它在溫度測量中得到了廣泛的應用，熱電偶具有結構簡(jiǎn)單、容易制造、使用方便和測量精度高等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诳焖贉y溫、點(diǎn)溫測量和表面測量等，但是熱電偶也存在著(zhù)不足的地方，如使用的參考端溫度必須恒定，否則將歪曲測量結果；在高溫或長(cháng)期使用中，因受被測介質(zhì)或氣氛的作用（如氧化、還原等）而發(fā)生劣化，降低使用壽命。盡管如此，熱電偶仍在工業(yè)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中起著(zhù)舉足輕重的作用。下面我們從三個(gè)熱電效應的闡述中來(lái)討論熱電偶的測溫原理。
一、塞貝克效應和塞貝克電勢
熱電偶為什么能用來(lái)測量溫度呢？這就是從熱能和電能的相互轉化的熱電現象說(shuō)起。在1821年，塞貝克通過(guò)實(shí)驗發(fā)現一對異質(zhì)金屬A、B組成的閉合回路（如圖1-1）中，如果對接點(diǎn)a加熱，那么，a,b兩接點(diǎn)的溫度就會(huì )不同，溫度不同，就會(huì )有電流產(chǎn)生，使得接在電路中的電流表發(fā)生偏轉。這一現象現今稱(chēng)為溫差電效應或塞貝克效應，相應的電勢稱(chēng)為溫差熱電勢或塞貝克電勢，它在熱電偶回路中產(chǎn)生的電流稱(chēng)為熱電流。Ａ、Ｂ稱(chēng)為熱電極，接點(diǎn)a是用焊接的方法連接一起的，測溫時(shí)，將它置于被測溫度場(chǎng)中，稱(chēng)為測量端或者工作端，接點(diǎn)b一般要求恒定在某一溫度稱(chēng)為參考端或自由端。
3．熱電偶冷端的溫度補償由于?熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴?金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱?電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷?端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到?儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。
在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。冷端溫度補償器的型號應與熱電偶的型號相符,并在規定溫度范圍內使用;?冷端溫度補償器與熱電偶連接時(shí)極性不能接錯;?根據補償器的平衡點(diǎn)溫度調整儀表起始點(diǎn),使指針批示在平衡點(diǎn)溫度;?具有自動(dòng)補償機構的顯示儀表不安裝補償器;補償器必須定期檢查和檢定。
溫度補償
由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），
而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度差不能超過(guò)100℃。
關(guān)于各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算相關(guān)介紹就到這了，希望通過(guò)本文能讓你對熱電偶有更全面的認識。

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各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算？

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各種類(lèi)型的熱電偶溫度如何計算？

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