「科普」熱電偶的工作原理、校驗(yàn)原理

　　熱電偶長期工作在高溫環(huán)境中，對(duì)測(cè)溫特性影響很大。由于氧化、腐蝕等原因，材料性質(zhì)也會(huì)逐漸變化，熱特性自然也會(huì)跟著變化，造成測(cè)溫失準(zhǔn)。因此，有必要對(duì)熱電偶定期進(jìn)行了解、校驗(yàn)。

　　—、工作原理

　　1.熱電偶是溫度測(cè)量儀器中常用的溫度測(cè)量元件。直接測(cè)量溫度，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)信號(hào)，將信號(hào)引入控制系統(tǒng)，通過溫度變送器轉(zhuǎn)換為4-20ma顯示溫度。

　　2.熱電偶溫度測(cè)量的基本原理是，當(dāng)兩端有溫度梯度時(shí)，電流通過兩種不同成分的材料導(dǎo)體A和B。此時(shí)，兩端之間存在電勢(shì)-熱電勢(shì)，即所謂的塞貝克效應(yīng)。

　　三、熱電偶

　　電極A、B兩個(gè)接頭通常采用電弧焊、電熔焊、錫焊等焊接。焊點(diǎn)應(yīng)光滑、直徑小、接觸良好、牢固，以提高熱電偶的靈敏度和耐久性。

　　兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，高溫端為工作端T，低溫端為自由端T，通常在恒溫下。電勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體材料和兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度有關(guān)。

　　這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)，由兩個(gè)導(dǎo)體組成的電路被稱為熱電偶，這兩個(gè)導(dǎo)體被稱為熱電極，電勢(shì)被稱為熱電勢(shì)。根據(jù)熱電勢(shì)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系制作熱電偶分度表;

　　熱電偶的熱電位是熱電偶工作端溫度函數(shù)的差異，而不是熱電偶冷端和工作端溫差的函數(shù)。當(dāng)熱電偶材料均勻時(shí)，僅與熱電偶材料的成分和兩端溫差有關(guān)。當(dāng)確定熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成分時(shí)，熱電偶的熱電位僅與熱電偶的溫差有關(guān);如果熱電偶的冷端溫度保持在1，熱電偶的熱電位只是工作端溫度的單值函數(shù)。

　　常用的熱電偶分度號(hào)

　　(1)鉑老10-鉑熱電偶(分度號(hào))S)0~1600°℃的測(cè)溫范圍;

　　(2)鉑鈍30-鉑姥6熱電偶(分度號(hào))B)0~1700°℃的測(cè)溫范圍;

　　(3)鎳鉻-鎳硅熱電偶(分度號(hào))K)測(cè)溫范圍為-200~1200°C;

　　(4)鎳鉻-康銅熱電偶(分度號(hào))E)測(cè)溫范圍為-200~900℃;

　　二、冷端補(bǔ)償

　　1.自由端溫度為0℃。根據(jù)時(shí)間條件，不同的熱電偶爾有不同的分度表。根據(jù)熱電效應(yīng)原理，其熱電勢(shì)與兩端溫度有關(guān)ОC給出的條件。但在實(shí)際使用中，由于環(huán)境溫度的影響，冷端往往靠近被測(cè)物體，其溫度不能保持0℃，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

　?、脖仨毑扇∠鄳?yīng)的補(bǔ)償或修正措施。常用的方法有冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償橋法、計(jì)算修正法等。

　　三、補(bǔ)償導(dǎo)線

　　1.補(bǔ)償線在一定溫度范圍內(nèi)(0)~100℃C)與熱電偶和測(cè)量裝置相同標(biāo)稱值的絕緣線連接，以補(bǔ)償與熱電偶連接處溫度變化引起的誤差。

　?、矡犭娕疾牧蠈儆谫F金屬，補(bǔ)償導(dǎo)線相對(duì)便宜。熱電偶輸出的溫度信號(hào)可以傳輸?shù)竭h(yuǎn)離數(shù)百米的控制室，并發(fā)送到顯示器或控制器。

　　這相當(dāng)于將熱電偶延伸到溫度恒定的地方，解決了熱電偶模塊在熱設(shè)備附近造成的高溫和溫度不穩(wěn)定問題，使用方便，常用于熱電偶的安裝。補(bǔ)償導(dǎo)線是特殊的導(dǎo)線，只能與相應(yīng)的熱電偶—起使用，正極性和負(fù)極性是不可逆轉(zhuǎn)的。