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热电偶的定义、工作理念、时间常数、类型、选择、常见问题以及参考表

来源:发表时间:2019-06-24


热电偶的定义
      热电偶是一种测量温度的传感器。它由两种不同类型的金属组成,一端连接在一起。当两种金属的结点被加热或冷却时,产生的电压可以与温度相关联。热电偶是一种简单,坚固且经济高效的温度传感器,适用于各种温度测量过程。 热电偶的制造方式多种多样,如热电偶探头,带连接器的热电偶探头,过渡接头热电偶探头,红外热电偶,裸线热电偶甚至只是热电偶线。
      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂热电偶通常用于广泛的应用中。由于其广泛的型号和技术规格,但了解其基本结构,功能,范围以更好地确定适合应用的热电偶的热电偶类型和材料非常重要。
热电偶的工作理念
      当由两种不同金属构成的导线在两端连接并且其中一端被加热时,存在在热电电路中流动的连续电流。如果该电路在中心处断开,则净开路电压(塞贝克电压)是结温和两种金属的组成的函数。这意味着当两种金属的结点被加热或冷却时,产生的电压可以与温度相关联。


热电偶的时间常数
      时间常数定义为温度传感器在特定条件下达到温度阶跃变化的63.2%所需的时间。传感器需要五个时间常数才能接近100%的阶跃变化值。暴露的结热电偶提供最快的响应。此外,探头护套直径越小,热电偶响应时间越快,但最高温度可能更低。但请注意,有时探头护套无法承受热电偶类型的整个温度范围。了解更多有关热电偶响应时间的信息。
热电偶类型
      热电偶有不同的金属组合或校准组合。最常见的是“基础金属”热电偶,称为J,K,T,E和N型。还有高温校准 - 也称为贵金属热电偶 - R,S,C和GB型。每次校准都有不同的温度范围和环境,尽管最高温度随热电偶中使用的导线直径而变化。虽然热电偶校准决定了温度范围,但最大范围也受热电偶线直径的限制。也就是说,非常薄的热电偶可能无法达到整个温度范围。 K型热电偶因其低成本和温度范围而被称为通用热电偶。


热电偶的选择
      由于热电偶在宽温度范围内测量并且可以相对坚固,因此热电偶经常用于工业中。在选择热电偶之前,需要回答以下几点:
      1、确定将使用热电偶的应用
      2、温度范围
      3、热电偶或护套材料的耐化学性
      4、耐磨和抗振动
      5、安装要求(可能需要与现有设备兼容;现有孔可能决定探头直径)
我如何知道选择哪种交叉点类型?
      带护套的热电偶探头有三种接点类型之一:接地,不接地或暴露。在接地连接探头的尖端,热电偶线物理连接到探头壁的内部。这导致从外部,通过探针壁到热电偶结的良好热传递。在未接地的探头中,热电偶接头与探头壁分离。响应时间比接地方式慢,但未接地提供电气隔离。
      暴露的接合式热电偶突出于护套的尖端并暴露于周围环境。此类型提供最佳响应时间,但在非腐蚀性和非加压应用中的使用受到限制。有关结点类型的完整讨论,请参见右侧的插图。 建议将接地连接点用于测量静态或流动的腐蚀性气体和液体温度以及高压应用。接地热电偶的接点焊接在保护套上,比未接地的接头类型响应更快。


      建议在腐蚀性环境中进行测量,以确保热电偶与护套电子隔离并由护套屏蔽。焊丝热电偶通过MgO粉末(软)与热电偶护套物理绝缘。
      建议使用暴露的接头来测量需要快速响应时间的静态或流动的非腐蚀性气体温度。接头延伸到保护金属护套之外,以提供准确的快速响应。在连接处延伸的地方密封护套绝缘层,以防止可能导致错误的水分或气体渗入。
热电偶常见问题
1、各种热电偶的精度和温度范围是多少?
      您可以在此热电偶颜色代码表上找到有关热电偶精度和温度范围的更多信息。重要的是要记住,精度和范围都取决于热电偶合金,被测温度,传感器结构,护套材料,被测介质,介质状态(液体,固体)等或者气体)和热电偶线(如果暴露)或护套直径(如果热电偶线未暴露但被护套)的直径。
2、热电偶接地与未接地连接?
      这取决于仪器。如果有可能存在对地的参考(在具有非隔离输入的控制器中常见),则需要未接地的探头。如果仪器是手持式仪表,则几乎总能使用接地探头。
3、我可以使用任何万用表测量温度的热电偶吗?
      热电电压的大小取决于特定热电偶合金引线的闭合(传感)端以及开路(测量)端。使用热电偶的温度传感仪器会考虑测量端的温度,以确定传感端的温度。大多数毫伏表没有此功能,也没有能力进行非线性缩放以将毫伏测量转换为温度值。可以使用查找表来校正特定的毫伏读数并计算被感测的温度。但是,需要不断重新计算校正值,因为它通常不会随时间变化。测量仪器和传感端的温度微小变化将改变校正值。
4、如何选择热电偶,电阻温度探测器(RTD),热敏电阻和红外设备?
      您必须考虑各种传感器的特性和成本以及可用的仪器。此外,热电偶通常可以在很宽的温度范围内测量温度,价格便宜且非常坚固,但它们不如RTD和热敏电阻那样准确或稳定。RTD是稳定的,具有相当宽的温度范围,但不像热电偶那样坚固且便宜。由于它们需要使用电流进行测量,因此RTD会因自热而出现不准确的情况。热敏电阻往往比RTD或热电偶更精确,但它们的温度范围更为有限。他们也受到自我加热。红外传感器可用于测量高于任何其他设备的温度,并且不会直接接触被测表面。然而,它们通常不那么准确并且对表面辐射效率(或更确切地说,表面发射率)敏感。使用光纤电缆,它们可以测量不在直接视线范围内的表面。
要为您的应用选择最佳温度测量设备,您必须首先了解热电偶,RTD和热敏电阻之间的差异。。
5、选择红外测温装置时最常被忽视的两个因素是什么?
      被测表面必须填满视场,并且必须考虑表面发射率。
6、我可以运行多少英尺的T / C线?
      对于特定仪器,请检查其规格,以确定输入阻抗是否有任何限制。然而,根据经验,将电阻限制在100欧姆电阻最大值,这取决于电线的规格; 直径越大,阻力/英尺越小,运行时间越长。然而,如果环境是电气噪声,则发送器可能需要透射可运行的更长的距离,并且是噪声更有抵抗力4-20mA的信号。
热电偶的参考表
      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂热电偶产生的电压输出可与热电偶测量的温度相关联。下表中的文件提供了给定热电偶类型的热电电压和相应的温度。大多数文件还提供热电偶温度范围,误差限制和环境考虑因素。

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