自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱電偶

1、工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 溫差熱電偶（簡稱熱電偶）是目前溫度測量中使用最 普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍 寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠(yuǎn) 傳或信號轉(zhuǎn)換等優(yōu)點外，還能用來測量流體的溫度、 測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于 快速及動態(tài)溫度的測量。 第九章第九章 溫度測試技術(shù)溫度測試技術(shù) 熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器 熱電偶的工作原理熱電偶的工作原理 熱電偶回路的性質(zhì)熱電偶回路的性質(zhì) 熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu)熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 冷端處理及補(bǔ)償冷端處理及補(bǔ)償 熱電偶的選擇、安裝使用和校

2、驗熱電偶的選擇、安裝使用和校驗 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示 閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè) TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也 就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱熱 電效應(yīng)電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克 （Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。 熱電偶原理圖 TT0 A B 一、熱電偶的工作原理 回路中所產(chǎn)生的電 動勢，叫熱電勢。 熱電勢由兩部分組 成，即溫差電勢和溫差電勢和 接觸電勢。接觸電勢。 熱端冷端 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用

3、課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 1. 接觸電動勢 接觸電勢原理圖 + AB T eAB(T) - )( )( ln)( TN TN e kT Te B A AB eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點在溫度T 時形成的接觸電動勢； e單位電荷， e =1.610-19C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ； NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時的電子密度。 接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 eA(T，T0)導(dǎo)體

4、A兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢； T，T0高低端的絕對溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫 差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。 2. 溫差電動勢 dTTTe T T AA 0 ),( 0 AeA(T,To) To T 溫差電勢原理圖 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、 T0,如果TT0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電 勢，回路總電勢： BT AT N N e kT ln 0 0 ln 0 BT AT N N e kT dT T T BA 0 )(

5、 T0T eAB(T)eAB(T0) eA(T,T0) eB(T,T0) A B 3. 回路總電勢 ),(),()()(),( 0000 TTeTTeTeTeTTE BAABABAB NAT、NAT0導(dǎo)體A在結(jié)點溫度為T和T0時的電子密度； NBT、NBT0導(dǎo)體B在結(jié)點溫度為T和T0時的電子密度； A 、 B導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 根據(jù)電磁場理論得 dT N N e k TTE T T B A AB 0 ln),( 0 或近似地： )(ln lnln),( 0 0 0 TT N N e K N N e

6、 KT N N e KT TTE B A B A B A AB 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 4）導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶 兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路 熱電勢EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的 單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。 3）只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同）只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體熱電偶的兩導(dǎo)體 材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生,EAB(T0，T0)=0 。 1）熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及）熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及

7、兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。 2）只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成 熱電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當(dāng)A、 B兩種導(dǎo)體是同一種材料時，ln(NA/NB)=0，也即 EAA(T，T0)=0。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是 否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電 動勢)；反之，如果有電流流動，此材料則一定 是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作 為電極。 二、熱電偶回路的性質(zhì)二、熱電偶回路的性質(zhì) 1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律 工程

8、測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 E總=EAB（T）+EBC（T0）+ECA（T0）= ? 三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路 T A B C T0 T0 2. 中間導(dǎo)體定律 一個熱電偶閉合回路接入第三種導(dǎo)體材料，只要 第三材料連接的接點溫度相同，則此回路熱電動 勢數(shù)值不因第三材料的接入而改變。 如圖，由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 )(ln lnln )(ln lnlnln 0 0 0 00 TT N N e K N N e KT N N e K

9、T N N N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT B A B A B A A C C B B A A C C B B A E總=EAB（T）+EBC（T0）+ECA（T0） 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 兩點結(jié)論： l）將第三種材料C接入由A、B組成的熱電偶回路，如 圖，則圖a中的A、C接點2與C、A的接點3，均處于相 同溫度T0之中，此回路的總電勢不變，即 同理，圖b中C、A接點2與C、B的接點3，同處于溫度T0 之中，此回路的電勢也為： T2 T1 A a B C23 EAB

10、a A T0 2 3 A B EAB T1 T2 C T0 EAB（T1, T2）=EAB（T1）-EAB（T2） (a) (b) T0T0 EAB(T1,T2)=EAB(T1)-EAB（T2） 第三種材料 接入熱電偶 回路圖 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 電位計接入熱電偶回路 根據(jù)上述原理，可以在熱電偶回路中接入電位 計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫 度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢，接 入的方式見下圖所示。 E T0 T1 T1 T E T0T0 T 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及

11、應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 ),( lnln )ln(ln )ln(ln )ln(ln lnlnln 0 0 0 0 0 00 TTE N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT N N N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT N N e KT AB B A B A B A B A A B B A A C C B B A A C C B B A EABC (T, T0) =EAB (T )+EBC (T0 )+ECA (T0 ) 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課

12、件第九章熱 電偶電偶 E T0T0 T1T2 T0T0 熱電偶測量多個點的溫度和電路圖 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0） T0TEAB(T,T0) A B T0T EAC(T,T0) A C T0T ECB(T,T0) C B 2）如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢是已知的， 它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所 示，它們相互間熱電勢的關(guān)系為： 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 3. 中間溫度定律 如果不同的兩種

13、導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點溫度 分別為T1、T2(如圖所示)時,則其熱電勢為EAB(T1, T2)； 當(dāng)接點溫度為T2、T3時，其熱電勢為EAB(T2, T3)；當(dāng)接 點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB(T1, T3)，則 B B A T2 T1 T3 A A B EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3） 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 EAB（T1,T3）=EAB（T1, 0）+EA B（0, T3） =EAB（T1, 0）-EAB（T3, 0）=EAB（T1）-EAB（T3） A B T1 T

14、2 T2 A B T0 T0 熱電偶補(bǔ)償 導(dǎo)線接線圖 E 對于冷端溫度不是零度時，熱電偶如何分度表的問題提 供了依據(jù)。如當(dāng)T2=0時，則： 只要T1、T0不變，接入AB后不管接點溫度T2如何變化， 都不影響總熱電勢。這便是引入補(bǔ)償導(dǎo)線原理。 EABBA (T1,T0)=EAB(T1)EAB(T0) =EAB (T1,T0) 說明：當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、 B同樣熱電特性的材料A、B(如圖)即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo) 線時，當(dāng)EAA(T2)=EBB(T2)，則回路總電動勢為 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體（電極）定律

15、0C0C0 ( , )( , )( , ) ABAB Et tEt tEt t 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體定律的意義 通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極 只要測得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動勢，則只要測得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動勢，則 各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動勢就可根據(jù)標(biāo)各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動勢就可根據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)電極定律計算出來。準(zhǔn)電極定律計算出來。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 例：例： 熱端為100，冷端為0

16、時，鎳鉻合金與純鉑組 成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV，而考銅與純 鉑組成的熱電偶的熱電動勢為4.0mV，則鎳鉻 和考銅組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢應(yīng)為： 2.95(4.0)=6.95(mV) 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 熱電偶材料應(yīng)滿足： l 物理性能穩(wěn)定，熱電特性不隨時間改變； l 化學(xué)性能穩(wěn)定，以保證在不同介質(zhì)中測量時不 被腐蝕； l 熱電勢高，導(dǎo)電率高，且電阻溫度系數(shù)??； l 便于制造； l 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)。 三、熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九

17、章熱 電偶電偶 1鉑銠鉑熱電偶(S型) 分度號LB3 工業(yè)用熱電偶絲：0.5mm，實驗室用可更細(xì)些。 正極：鉑銠合金絲,用90鉑和10銠(重量比)冶煉而成。 負(fù)極：鉑絲。 測量溫度：長期：1300、短期：1600。 特點： n 材料性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實驗室或校驗其它熱電偶。 n 測量溫度較高，一般用來測量1000以上高溫。 n 在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵 蝕，需要用保護(hù)套管。 n 材料屬貴金屬，成本較高。 n 熱電勢較弱。 （一）熱電偶常用材料（一）熱電偶常用材料 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技

18、術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 2鎳鉻鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型) 分度號EU2 工業(yè)用熱電偶絲： 1.22.5mm，實驗室用可細(xì)些。 正極：鎳鉻合金(用88.489.7鎳、910鉻，0.6 硅，0.3錳，0.40.7鈷冶煉而成)。 負(fù)極：鎳硅合金(用95.797鎳,23硅,0.40.7鈷 冶煉而成)。 測量溫度：長期1000，短期1300。 特點： u 價格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 u 高溫下抗氧化能力強(qiáng)，在還原性氣體和含有SO2， H2S等氣體中易被侵蝕。 u 復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大，但精度不如WRLB。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶

19、電偶 3鎳鉻考銅熱電偶(E型) 分度號為EA2 工業(yè)用熱電偶絲:1.22mm，實驗室用可更細(xì)些。 正極：鎳鉻合金 負(fù)極：考銅合金（用56銅，44鎳冶煉而成）。 測量溫度：長期600，短期800。 特點： l 價格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。 l 在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。 l 氣體硫化物對熱電偶有腐蝕作用?？笺~易氧化變 質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 4鉑銠30鉑銠6熱電偶(B型) 分度號為LL2 正極：鉑銠合金（用70鉑，30銠冶煉而成）。 負(fù)極：鉑銠合金（用94鉑，6銠冶煉而成）。 測量溫

20、度：長期可到1600，短期可達(dá)1800。 特點： l 材料性能穩(wěn)定，測量精度高。 l 還原性氣體中易被侵蝕。 l 低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50以下可不加補(bǔ)償。 l 成本高。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 幾種持殊用途的熱電偶 （1）銥和銥合金熱電偶 如銥50銠銥10釕熱電偶它 能在氧化氣氛中測量高達(dá)2100的高溫。 （2）鎢錸熱電偶 是60年代發(fā)展起來的，是目前一種 較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫 氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱 電偶使用溫度范圍3002000分度精度為1。 （3）金鐵鎳鉻熱電偶

21、主要用在低溫測量，可在 2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。 （4）鈀鉑銥15熱電偶 是一種高輸出性能的熱電 偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑鉑銠10 熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用 靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 （6）銅康銅熱電偶，分度號MK 熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶， 約為43V/。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高， 價格便宜。缺點是銅易氧化，廣泛用于20K 473K的低溫實驗室測量中。 （5）鐵康銅熱電偶，分度號TK 靈敏度高，約為53V/，線

22、性度好，價格 便宜，可在800以下的還原介質(zhì)中使用。主要 缺點是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗 銹蝕能力。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 1工業(yè)用熱電偶 下圖為典型工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖。它由熱電偶 絲、絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部分組成。實驗 室用時，也可不裝保護(hù)套管，以減小熱慣性。 工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖 1接線盒；2保險套管3絕緣套管4熱電偶絲 12 3 4 （二）常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型（二）常用熱電偶的結(jié)構(gòu)類型 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 (a)(b)(c)

23、(d) 1 3 2 2鎧裝式熱電偶（又稱套管式熱電偶） 優(yōu)點是小型化（直徑從 12mm到0.25mm）、壽命、 熱慣性小，使用方便。 測溫范圍在1100以下 的有：鎳鉻鎳硅、鎳 鉻考銅鎧裝式熱電偶。 斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬 套管三者拉細(xì)組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同， 可分為四種型式如圖。 圖3.2-12 鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖 1 金屬套管; 2絕緣材料; 3熱電極 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露頭型; (d)帽型 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 3快速反應(yīng)薄膜熱電偶 用真空蒸鍍等方法使兩

24、種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而 形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點極薄(0.010.lm) 4 1 23 快速反應(yīng)薄膜熱電偶 1熱電極; 2熱接點; 3絕緣基板; 4引出線 因此，特別適用于對壁面溫 度的快速測量。安裝時,用粘 結(jié)劑將它粘結(jié)在被測物體壁 面上。目前我國試制的有 鐵鎳、鐵康銅和銅康 銅三種,尺寸為 6060.2mm; 絕緣基板用云母、陶瓷片、 玻璃及酚醛塑料紙等；測溫 范圍在300以下；反應(yīng)時間 僅為幾ms。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 方法 u 冰點槽法 u 計算修正法 u 零點遷移法 u 冷端補(bǔ)償器法 u 軟件處理法

25、 四、冷端處理及補(bǔ)償四、冷端處理及補(bǔ)償 l熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差， 為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使 冷端溫度保持恒定； l熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0為 依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 S型型(鉑銠鉑銠10-鉑鉑)熱電偶分度表熱電偶分度表 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 1. 冰點槽法 把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。 這種辦法僅限于科學(xué)實驗中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引 起兩個連接點短路，必須

26、把連接點分別置于兩個玻璃試 管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。 mV A B A B T C C 儀表 銅導(dǎo)線 試管 補(bǔ)償導(dǎo)線 熱電偶 冰點槽 冰水溶液 T0 0恒溫法 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 2. 計算修正法 用普通室溫計算出參比端實際溫度TH，利用公式計算 例1. 用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán) 境TH中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=1.999mV，又用室 溫計測出T H=21,查此種熱電偶的分度表可知， EAB(21,0)=0.832mV，故得 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)

27、 =1.999+0.832 =2.831(mV) 再次查分度表，與2.831mV對應(yīng)的熱端溫度T=68。 注意:既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49，也 不能把49加上21，認(rèn)為T=70。 EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0) 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 修正法的實質(zhì)： 設(shè)：冷端溫度恒為設(shè)：冷端溫度恒為t t0 0（t t0 000）被測溫度為）被測溫度為 t t 修正公式修正公式)0 ,(),()0 ,( 00 tEttEt 冷端 t0的熱電勢 測量得出的熱電勢 被測溫度 t 的熱電勢 儀表機(jī)械零點

28、調(diào)整法 將顯示儀表的機(jī)械零點調(diào)至將顯示儀表的機(jī)械零點調(diào)至t t0 0處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢之前就處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢之前就 給顯示儀表輸入了電勢給顯示儀表輸入了電勢E(tE(t0 0, 0) , 0) 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 由分度表查得由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv E (20,0 ) = 0.113 mv 則則 E (t, 0) = E (t, tE (t, 0) = E (t, t0 0)+E (t)+E (t0 0, 0) , 0) = 7.32 + 0.113 = 7.32 +

29、0.113 = 7.434 mv = 7.434 mv 再查分度表得其對應(yīng)的被測溫度再查分度表得其對應(yīng)的被測溫度t = 808t = 808 例2 用用S S型熱電偶測溫，熱電偶的冷端溫度型熱電偶測溫，熱電偶的冷端溫度t t0 0=20=20，測得熱電勢，測得熱電勢 為為7.32 mv7.32 mv，求被測對象的實際溫度，求被測對象的實際溫度t t 。 解 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 例 用動圈儀表配合熱電偶測溫時，如果把儀表的機(jī)械 零點調(diào)到室溫TH的刻度上,在熱電動勢為零時，指針指示 的溫度值并不是0而是TH。而熱電偶的冷端溫度

30、已是 TH,則只有當(dāng)熱端溫度T=TH時，才能使EAB(T,TH)=0，這 樣，指示值就和熱端的實際溫度一致了。這種辦法非常 簡便，而且一勞永逸，只要冷端溫度總保持在TH不變， 指示值就永遠(yuǎn)正確。 3. 零點遷移法 應(yīng)用領(lǐng)域：如果冷端不是0，但十分穩(wěn)定（如恒溫車 間或有空調(diào)的場所）。 實質(zhì)：在測量結(jié)果中人為地加一個恒定值，因為冷端溫 度穩(wěn)定不變，電動勢EAB(TH,0)是常數(shù)，利用指示儀表上 調(diào)整零點的辦法，加大某個適當(dāng)?shù)闹刀鴮崿F(xiàn)補(bǔ)償。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 4. 4. 冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法）冷端補(bǔ)償器法（電橋補(bǔ)償法） 利

31、用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化 而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅 絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個橋臂和橋路電源組成。 設(shè)計時，在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。 冷端補(bǔ)償器的作用 注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷 端靠近，使處于同一溫度之下。 mV EAB(T,T0) T0 T0 T A B +- ab U Uba RCu R1R2 R3 R T0 Ua Uab EAB(T,T0) 供電4V直流，在040或-2020的范圍起補(bǔ)償作用。 注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R 不一樣，

32、互換時必須重新調(diào)整。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 0 00 ( , ) ( , ) U AB ABAB CAB Et t tEt tU RU 恒定值 13 2 213 1 123 23 ()() (1)() UU U U CC AB C C R R R R RR RR UEE R RRRR RR R 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 5. 軟件處理法 對于計算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。 例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加 一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即

33、可。 對于T0經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其它傳 感器把T0信號輸入計算機(jī)，按照運算公式設(shè)計一些程 序，便能自動修正。后一種情況必須考慮輸入的采樣 通道中除了熱電動勢之外還應(yīng)該有冷端溫度信號，如 果多個熱電偶的冷端溫度不相同，還要分別采樣，若 占用的通道數(shù)太多，宜利用補(bǔ)償導(dǎo)線把所有的冷端接 到同一溫度處，只用一個冷端溫度傳感器和一個修正 T0的輸入通道就可以了。冷端集中，對于提高多點巡 檢的速度也很有利。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 1. 熱電偶的選擇、安裝使用 熱電偶的選用應(yīng)該根據(jù)被測介質(zhì)的溫度、壓力、介 質(zhì)性質(zhì)、測溫時間長

34、短來選擇熱電偶和保護(hù)套管。其 安裝地點要有代表性，安裝方法要正確，下圖是安裝 在管道上常用的兩種方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶常 與毫伏計連用（XCZ型動圈式儀表）或與電子電位差 計聯(lián)用，后者精度較高，且能自動記錄。另外也可 熱電偶安裝圖 通過與溫度變送器 經(jīng)放大后再接指示 儀表，或作為控制 用的信號。 五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗五、熱電偶的選擇、安裝使用和校驗 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 熱電偶 分度號 校驗溫度/ 熱電偶允許偏差/ 溫度偏差溫度偏 差 LB3 600，800， 1000，1200 06002.4 600 占所

35、測熱電勢 的0.4% EU2 400，600， 800，100 04004400 占所測熱電勢 的0.75% EA2 300，400， 600 0300 4 300 占所測熱電勢 的1% 2. 2. 熱電偶的定期校驗熱電偶的定期校驗 校驗的方法是用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校驗熱電偶裝在同 一校驗爐中進(jìn)行對比，誤差超過規(guī)定允許值為不合格。 圖為熱電偶校驗裝置示意圖，最佳校驗方法可由查閱有 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得。工業(yè)熱電偶的允許偏差，見下表。 工業(yè)熱電偶允許偏差工業(yè)熱電偶允許偏差 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 7 8 5 6 4 3 2 1 穩(wěn) 壓 電 源

36、 220V 熱電偶校驗圖 1-調(diào)壓變壓器； 2-管式電爐； 3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶； 4-被校熱電偶； 5-冰瓶； 6-切換開關(guān)； 7-測試儀表； 8-試管 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 問題引出 解決方法 熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響 熱電極長度有限，冷端受到被測溫度變化的影響熱電極長度有限，冷端受到被測溫度變化的影響 把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測對象且溫度比較穩(wěn)定的地方把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測對象且溫度比較穩(wěn)定的地方造成浪費造成浪費 選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價

37、金屬導(dǎo)線選用一種具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價金屬導(dǎo)線 補(bǔ)償導(dǎo)線 其一實現(xiàn)了冷端遷移；其一實現(xiàn)了冷端遷移； 其二是降低了成本其二是降低了成本。 功 能 * * 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 熱電偶一般做得較短， 一般為3502000mm。 在實際測溫時，需要把熱電偶輸出的電勢信號傳輸?shù)?遠(yuǎn)離現(xiàn)場數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表， 這樣, 冷端溫度t0比較穩(wěn)定。 工程中采用的補(bǔ)償導(dǎo)線，在0100溫度范圍內(nèi)，要 求補(bǔ)償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。 工程測試與信息處理 自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第九章熱 電偶電偶 不同型號的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同不同型號的熱電偶所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線不同 連接補(bǔ)償導(dǎo)線時要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶