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熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。 其優點是： ①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。 ②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50"+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。 ③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。 1．熱電偶測溫基本原理 將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖2-1-1所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。 2．熱電偶的種類及結構形成 （1）熱電偶的種類 常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。 標準化熱電偶 我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。 （2）熱電偶的結構形式 為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下： ① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固； ② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路； ③ 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠； ④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。 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），而測溫點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，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動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補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。 在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。 4．熱電偶性能和參數 (1).熱響應時間 在溫度出現階躍變化時，熱電偶的輸出變化至階躍變化值的50%所需要的時間稱為熱響應時間，用τ0.5 表示。 (2).公稱壓力 一般是指在工作溫度下保護管所能承受的靜態外壓而不破裂，實際上，公稱壓力不僅與保護管材料、直徑、壁厚有關，還與其結構形式、安裝方法、置入深度以及被測介質的流速和種類等有關。 (3).熱電偶最小置入深度 應不小于其保護管外徑的8～10倍（特殊產品例外） 5．熱電偶保護管 保護管的作用是保護感溫元件，使其不與被測介質直接接觸，避免或減少有害介質的侵蝕，火焰和氣流的沖刷和輻射，以及機械損傷，同時還起著固定和支撐傳感器感溫元件的作用。321，304和316（316L）系列不銹鋼保護管是用得最為廣泛的材料，通常使用在900℃以下，部分產品也能用到1150℃；900℃以上一般使用非金屬材料保護管。 6．熱電偶結構的分類 按照熱電偶的組成結構分為熱電偶測溫導線、鎧裝熱電偶、裝配式熱電偶。 |
