熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量中,熱電偶的應(yīng)用極為廣泛,它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點。另外,由于熱電偶是一種有源傳感器,測量時不需外加電源,使用十分方便,所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
熱電偶的工作原理
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)兩個接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,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。
測量方法:
的熱響應(yīng)時間比較復(fù)雜,不同的試驗條件會有不同的測量結(jié)果,這是因為它受熱電偶與周圍介質(zhì)的換熱率影響,換熱率高,則熱響應(yīng)時間就短。為了使熱電偶產(chǎn)品的熱響應(yīng) 時間具有可比性,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:熱響應(yīng)時間應(yīng)在水流試驗裝置上進行。該裝置的水流速度應(yīng)保持0.4±0.05m/s,初始溫度在5-45℃的范圍內(nèi),溫度階躍值為40-50℃。在試驗 過程中,水的溫度變化應(yīng)不大于溫度階躍值的±1%。被試熱電偶的置入深度為150mm或設(shè)計的置入深度(選其中較小值并在試驗報告中注明)。由于該裝置比較復(fù)雜,目前只有極少數(shù)單位有這套設(shè)備,故國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定允許生產(chǎn)廠與用戶協(xié)商,可采用其他試驗方法,但所給數(shù)據(jù)必須注明試驗條件。由于B型熱電偶在室溫附近熱電勢很小,熱響應(yīng)時間不容易測出,因此國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可采用同規(guī)格的S型熱電偶的熱電極組件替換其自身的熱電極組件,然后進行試驗。試驗時應(yīng)記錄 熱電偶 的輸出變化至相當(dāng)于溫度階躍變化50%的時間T0.5,必要時可記錄變化10%的熱響應(yīng)時間T0.1和變化90%的熱響應(yīng)時間T0.9。所記錄的熱響應(yīng)時間,應(yīng)是同一 試驗至少三次測試結(jié)果的平均值,每次測量結(jié)果對于平均值的偏離應(yīng)在±10%以內(nèi)。此外,形成溫度階躍變化所需的時間不應(yīng)超過被測試 熱電偶 的T0.5的十分之一。記錄儀器或儀 表的響應(yīng)時間不應(yīng)超過被試熱電偶的T0.5的十分之一。
選擇熱電偶選擇熱電偶時需考慮下列因素:
1、被測溫度范圍;
2、所需響應(yīng)時間;
3、連接點類型;
4、熱電偶或護套材料的抗化學(xué)腐蝕能力;
5、抗磨損或抗振動能力;
6、安裝及限制要求等。