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    3. 行業新聞

      安徽天康為您解析熱電偶溫差的產生原因

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      發布時間:2020-02-20 15:25:28  瀏覽次數:

      安徽天康為您解析熱電偶溫差的產生原因

      熱電偶熱電勢的產生應滿足以下條件:

       

      1。兩種不同材料的導體或半導體;

       

      2。溫差的產生,即Ta≠TB;

       

      改變Ta的節點溫度(稱為測量端,也稱為熱端),保持TB(稱為參考端,也被稱為冷端)在恒溫狀態下可以通過熱電勢和溫度來實現熱電勢指的是EAB(TA,TB),與兩端交界處溫差對應的電位差是相關的,而與相同溫度對應的信號大小是相關的溫差不同但溫度范圍也不同,例如,0~50℃和50~100℃之間的溫差相同,但信號大小不同,為了準確測量溫度信息,1號必須將溫度固定在一端。通常千分表的TB為0℃。因此,從理論上講,任何兩種導體都可以配置為熱電偶,但并不是所有的導體都能滿足測量要求,如溫度測量精度、溫度測量范圍、溫度瞬變度等。多年來,許多熱電材料的熱電特性都得到了測試。經過一百多年的發展,產品的規格和性能已經標準化。目前常用的熱電偶有s、R、B、e、t、J、K、n八種,其中s、R、B屬于貴金屬熱電偶;e、t、J、K、n屬于低成本金屬熱電偶。熱電偶類型選擇的材料可以在網上找到。

       

      不同類型的熱電偶都有自己的很佳溫度范圍,在下面的選擇中將進一步介紹。

       

      3號。熱電偶測量原理

       

      熱電偶的四個基本經驗定律:

       

      1。均勻導體定律:當同一均勻材料的兩端焊接形成閉合回路時,無論導體兩端及其截面的溫度分布如何,均不存在接觸電勢,而熱電勢相互抵消,總電勢為低;

       

      2。中間導體定律:連接熱電偶回路中的中間導體(第三導體),只要中間導體兩端的溫度相同,中間導體的引入對熱電偶回路的總電位沒有影響;

       

      中間溫度定律:熱電偶(金屬A和金屬b)回路的兩個觸點(溫度T,t0)之間的熱電勢等于熱電偶在溫度T,TN時的熱電勢和溫度TN,t0,TN時熱電勢的代數和,稱為中間溫度。

       

      3號。參比電極定律:如果已知由兩個導體和第三個導體組成的熱電偶所產生的熱電勢,則也知道由兩個導體組成的熱電偶所產生的熱電勢。

       

      通常,當我們測量熱電偶產生的熱電勢時,我們基本上會引入第三種材料的導體。例如,當我們使用萬用表測量時,一個簡單的模型如下圖2所示。萬用表為金屬C,導體材料金屬A和金屬B測量金屬A和金屬C的連接端TA、連接端tb1、連接端TB2,此時,我們發現在多次測量熱電勢后引入了EAC和EBC,我們只需要金屬A和金屬B測量端的熱電勢EAB。

       

      通常使用圖3所示的測量模型。假設萬用表上的溫度相同,萬用表上的熱電勢EAC將偏移,而不會影響整個電路。整個電路的熱電勢由金屬A和金屬B的熱電偶產生,萬用表測得的電壓為EAB(TA,TB)。此時,肺結核被稱為外冷端?梢岳斫,萬用表測量TA和TB之間溫差之間的熱電勢。在

       

      模型中,一個不合適的因素是在實際應用中,萬用表兩端的溫度不一定是等溫的,這會引起電位差引起的測量誤差。這將繼續導致一個更好的模型,如圖4所示。萬用表通過金屬C材料的引線引出后,根據平均導體定律,無論溫差有多大,萬用表上都不會有熱電勢。此時只需保證Tc1、TC2和TB處于同一溫度,整個模型測得的熱電勢電壓EAB(TA,TB)就是TA和TB溫差下的熱電勢。

       

      根據中間導體的規律,下半部分的連接線可以進一步優化,如圖5所示。因此,不難發現下圖中的模型對于整個系統的熱電勢測量仍然是EAB(TA,TB)。因此,我們只需要保持后端連接的金屬材料的一致性,并且能夠正確測量等溫區的溫度TB,就可以得到溫度Ta。

       

       

      對于冷端補償,可以知道熱電偶的熱電勢為EAB(TA,TB)。在分度表中用TB=0℃測量和校準兩個結端溫差對應的熱電勢。由于自然環境因素的影響,測量環境很少為0℃,但在測量過程中只要冷端保持在一個相對穩定的恒溫環境中,就可以根據中間溫度的規律對溫度進行補償:image.png,這樣就可以發現我們的冷端相當于中間溫度TN,中間溫度TN~0℃的熱電勢en0必須通過軟硬件補償給系統。

       

      采用高精度熱敏電阻或IC溫度傳感器測量我們設計的冷端溫度。我們需要測量的實際溫度Ta可以通過下面的變換得到。這種方法是軟件補償。使用軟件補償的優點是它可以兼容各種不同類型的測量熱電偶。

       

      首先,測量TN并將其轉換為對應熱電偶類型的熱電勢en。將直接測得的熱電勢ean相加得到的EAB,即測量端TA溫度對應的熱電勢為0℃,然后對ea0進行校驗,得到很終溫度TA。補償的目的是校正冷端溫度TB≠0℃的影響。

      熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。


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