熱電偶溫度計在水電工程中的應用

1、熱電偶的基本原理熱電偶溫度計為接觸式溫度計。 根據熱電效應即塞貝克效應的原理測量溫度，是溫度測量儀中常用的測溫元件。 將不同材料的導體a、b與閉合電路連接，將與測溫點接觸的一側稱為測量端(或工作端)，將另一側稱為基準端(或自由端)。 當測量端子與參考端子所處的溫度t與t0不同時，在電路的a、b之間產生熱電勢EAB(t，t0)，這種現象被稱為塞貝克效應，即熱電效應。 EAB的大小隨導體a、b的材料和兩端溫度t和t0而變化，該電路被稱為原型熱電偶。 在實際應用中，將a、b的一端焊接，作為熱電偶的測量端放置在被測量溫度t，將參照端分開，用引線與顯示器連接，穩定地保持參照端接點溫度t0。 顯示器測量的電位根據被測量溫度只變化t。 在熱電偶電路中插入第三金屬材料的情況下，如果該材料的兩個接點的溫度相同，則熱電偶產生的熱電勢不變化，即不受第三金屬訪問電路的影響。 因此，測溫熱電偶時，如果訪問測量儀器，測量熱電勢，則可以知道被測量介質的溫度。 根據熱電勢與溫度函數的關系。 可以創建熱電偶索引表。 分度表是在自由端溫度To=0℃的條件下得到的。 不同的熱電偶有不同的刻度表。 理論上，任何兩種導體都可以制作熱電偶，但實際上并非所有材料都可以制作熱電偶，因此熱電偶材料需要滿足以下要求: (1)熱電偶材料受到溫度作用而產生高的熱電勢， 熱電勢與溫度的關系zui呈線性或近似線性的一值函數關系(2)測量高溫度，可應用于廣泛的溫度范圍，長期使用后，物理、化學性能及熱電特性穩定的(3)材料電阻溫度系數小，電阻率高，導電性能好， 熱容量要求小，重現性好，大量生產和更換容易，制定統一分度表容易，(4)機械性能好，材質均勻，(5)資源豐富，價格便宜。 (1)構成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；(2)兩個熱電極必須相互絕緣，防止短路；(3)補償引線與熱電偶自由端的連接必須簡單可靠 熱電偶溫度計的特點是: (1)測量精度高。 由于熱電偶直接與被測對象接觸，因此不受中間介質的影響。 (2)測量范圍廣。 通常的熱電偶可以從-50~+1600℃連續測量，特定的特殊熱電偶zui可以測量到-269℃(例如鐵鎳鉻合金)，zui可以測量到+2800℃(例如鎢-錸)。 (3)結構簡單，使用方便。 熱電偶通常由兩種不同的電線組成，且不受大小和開頭限制，外面有保護套，使用方便。 熱電偶是能夠將溫度信號轉換為熱電勢信號的感溫元件，通過與電氣測量儀組合，能夠測量所測量的溫度。 2、選擇熱電歐溫度計常用的熱電偶分為標準熱電偶和非標準熱電偶2種。 標準熱電偶是指國家標準規定了熱電勢與溫度的關系、允許誤差、統一的標準尺度的熱電偶，有與其配套的顯示器。 未標準化的熱電偶不及使用范圍或數量級標準化的熱電偶，一般也沒有統一的標度表，主要用于特殊情況下的測量。 標準化熱電偶是按照IEC國際標準生產的。 熱電偶的分度代號主要有s、r、b、n、k、e、j、t等幾種。 其中，s、r、b屬于貴金屬熱電偶，n、k、e、j、t屬于賤金屬熱電偶. s標號的特點是抗氧化性能強，應在氧化性、惰性氣氛中連續使用，長期使用溫度為1400℃、短期1600℃。 在所有的熱電偶中，s索引號的溫度等級zui高，通常作為標準熱電偶使用的r索引號與s索引號相比熱電動勢大15%左右，其他性能大致相同的b索引號在室溫下熱電動勢極小，因此在測定時不需要補償引線。 其長期使用溫度為1600℃、短期1800℃。 可在氧化性或中性氣氛下使用，也可在真空條件下短期使用。 n索引號的特點是1300℃時高溫抗氧化能力強，熱電動勢的長期穩定性和短期熱循環的再現性好，耐核輻射和耐低溫性能好，可部分替代s索引號熱電偶的k索引號的特點是抗氧化性能強，應在氧化性、惰性氣氛中連續使用 所有熱電偶都廣泛使用zui。e索引號的特征是常用熱電偶中熱電動勢zui大，即靈敏度zui高。 優選在氧化性、惰性氣氛中連續使用，使用溫度為0-800℃； j索引號的特征在于，由于可以在氧化性氣氛(使用溫度上限750℃)和還原性氣氛(使用溫度上限950℃)中使用，因此，能夠抵抗H2和CO氣體的腐蝕，在精油和化學工業中經常使用的t索引號的特征在于，在所有的廉價的金屬熱電偶中中等程度zui高，通常為300℃以下 熱電偶的材料一般是貴重的(特別是采用貴金屬時)，從測溫點到儀表的距離較遠，為了節約熱電偶的材料，降低成本，通常使用補償導線將熱電偶的冷端(自由端)延長到溫度比較穩定的控制室，并與儀表端子連接。 必須指出，熱電偶補償導線的作用只是將熱電偶的冷端子移動到控制室的儀表端子，不能消除冷端子的溫度變化對測溫的影響，不能進行補償。 因此，為了補償冷卻溫度t0&ne，還需要其他修正方法，對0℃下的測溫產生影響。 使用熱電偶補償導線時，要注意形式一致，不能搞錯極性，補償導線和熱電偶連接端的溫度不得超過100℃。 冷溫度補償器的形式與熱電偶的形式一致，在規定的溫度范圍內必須使用的冷溫度補償器與熱電偶連接時，根據不得不錯過極性的補償器的平衡點溫度來調整儀表的起始點，在具有指示平衡點溫度的自動補償機構的顯示儀表上不安裝補償器的補償器必須定期進行檢查和檢定。 熱電偶溫度計在工業生產中應用非常廣泛，熱電偶的選擇首先根據被測溫度的上限，根據必須正確選擇熱電偶的熱電極和保護套的被測對象的結構和安裝特性，選擇熱電偶的規格和尺寸。 熱電偶在結構上可分為普通工業型、套管型、特殊型等。 一般的工業型熱電偶，1 .鉑銠10一鉑熱電偶:屬于貴金屬熱電偶，正極為鉑銠合金，負極為鉑，短期工作溫度為1600℃，長期工作溫度為1300℃，物理、化學穩定性好，一般用于高精度的高溫測定。 但材料高，熱電勢小，分度代號為s。 2、鎳鉻合金熱電偶:不是貴重金屬中性能zui穩定的一種，應用廣泛，極為鎳鉻合金。 短期工作溫度為1200℃，長期工作溫度為900℃。 該熱電偶的熱電勢比前一熱電偶大4倍至5倍，且線性好，誤差一般為(6-8)℃。 但是，熱電極難以制作均勻，容易氧化，穩定性差。 分度代號為k。 3 .鎳鉻熱電偶:正極為鎳鉻合金，短期工作溫度為800℃，長期工作溫度為60℃。 熱電勢zui大的熱電偶，測量精度高，但容易氧化。 分度代號為e。 4 .銅一康銅熱電偶:這是低溫常用的熱電偶，測量溫度范圍(-200-+200)℃，穩定性好，低溫靈敏度高，價格便宜。 分度代號為t。 鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬護套三者組合加工而成，具有細長，可在使用中根據測量需要彎曲，熱情小，在熱接點的熱容量小，壽命長，適應性強等特點，應用廣泛。 在實際使用時，要特別注意使用補償代碼。 通常，連接在儀表與端子箱之間的補償導線與熱電特性所使用的熱電偶相同或接近，因此連接在熱電偶上不會產生大的附加熱電勢，不會影響熱電偶電路的總熱電勢。 如果使用普通導線代替補償導線，則無補償作用，測溫的準確性降低。 因此，以使用單位安裝計量配線時，補償導線與熱電偶連接時，請勿反極性。 相反，測溫誤差變大。 在實際測量中，如果測量值偏離實際值，則熱電偶的安裝位置會變得不適當，此外，熱電偶的導線可能會被氧化，或者在熱電偶測量端的焊接點出現砂礫。 3、熱電偶溫度計的設置熱電偶和熱阻溫度計是接觸式溫度計，其不可替代的優點成為工礦企業和科研院所常用的溫度計。 正確安裝熱電偶和熱阻傳感器是保證其測量精度和壽命的重要因素。 根據平時的使用情況，介紹一些常見的安裝方法，為大家的實際工作提供參考。 首先，熱電偶和熱電阻的安裝應盡量垂直，保護套管不會在高溫下變形，但有流速時，必須向被測介質的流動方向插入，保證測溫元件和流體的充分接觸，保證測量精度。 另外，熱電偶和熱電阻應盡量設置在有保護層的配管內，以防止熱的散失。 接著，熱電偶和測溫電阻體設置在負壓配管上時，測量處必須確保良好的密封性，防止外部空氣的侵入，降低讀取值。 熱電偶和熱電阻傳感器設置在室外時，請將熱電偶和熱電阻傳感器的端子箱的面罩向上，將輸入口向下，以免雨水和灰塵進入端子箱，以免熱電偶和熱電阻端子箱內的配線影響測量精度。 要仔細檢查熱電偶和測溫電阻溫度計各處的接線情況。 特別是熱電偶溫度計由于補償導線的材料硬度較高，容易從接線端脫落而引起斷線故障，因此要仔細檢查，以免導線順利接觸溫度計的導線，獲得正確的測量溫度。 熱電偶應盡可能靠近要測量的溫度控制點。 為了防止熱量沿著熱電偶傳遞，或者防止保護管對被測溫度產生影響，熱電偶必須浸漬在測量流體中，深度至少應為直徑的10倍。 測量固體溫度時，熱電偶必須與材料緊密接觸或緊密接觸。 為了將熱傳導誤差減小到zui，請減小接點附近的溫度梯度。 用熱電偶測量配管內的氣體溫度時，如果配管壁的溫度顯著高或低，熱電偶會放射或吸收熱量，使被測溫度顯著變化。 在這種情況下，可以采用通過輻射屏蔽使溫度接近氣體溫度的所謂屏蔽式熱電偶。 在選擇測溫點時必須具有代表性。 例如，在測定配管中的流體溫度時，熱電偶的測定端位于配管中的流速zui較大的地方。 一般來說，熱電偶保護套的末端應越過流速中心線。

本文熱電偶高頻詞： 測量  分度 

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