1、热电偶的工作原理是什么?
2、热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿?
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1:工作原理, 两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
2:在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻,另外有一个桥臂由(铜)热电阻构成。热电偶的分度表和根据分度 表刻度的二次仪表都是以热电偶参考温度为零度的条件制做的,所以在使用时,必须满足这一条件。否则,测量出的温度就不准确,在实际测温过程中,冷端温度一般都处在室温和波动的温区,所以,要准确测量实际温度就必须采取温度补偿措施。简言之:为保证输出热端温度和冷端的函数差是被测温度的单值函数,必须使冷端温度保持恒定而冷端补偿。
1.热电偶测温基于塞贝克效应即热电效应。指两种不同的导体或半导体连成闭合回路,当两个接点处温度不同时,回路中就会产生热电势。一般测温端视为热端(测量端),冷端(参比端)传输热电势给二次仪表。
2.由于热电偶的热电势分度表是在冷端T=0℃的情况下测出的数值。一般情况下,工矿所用的热电偶冷端会置于室内或者露天场所,所以要补偿这个温度差。怎么个补偿法呢?
(1)补偿导线,补偿导线是热电偶常配用的导线,在工作范围内与被补偿的热电偶具有相同的电势-温度关系。
(2)参比端温度测量计算法 。采用补偿导线将热电偶参比端移到T0处,但是通过T0通常为环境温度而不是0℃,而环境温度要测量出,在根据计算公式进行修正:
E(T,0)=E(T,T0)+E(T0,0)
T0可由分度表查出。
(3)参比端恒温法
通常将参比端置于保持恒温的冰水混合物中,测得热电势。一般用于实验室。工业应用中一般把参比端放在电加热的恒温器中,使其维持在某一恒定的温度。
(4)补偿电桥法
即利用不平衡电桥产生相应的热电势,以补偿热电偶由于参比端变化而引起的热电势的变化。一般补偿电桥中三个桥臂电阻为锰铜电阻,其电阻值不随温度变化而变化,另一个桥臂由铜丝绕制而成,其阻值会随温度变化而变化,(适用于-20~100℃)因此电桥输出不平衡电压。一般情况下当T0=20℃时,补偿电桥无电压输出。这种方法一般应用在二次表和一体化温度变送器中。
......由于热电偶的热电势分度表,是在冷端T=0℃的情况下测出的数值.......
1、热电势分度表,是个电势差值表,参考电势是冷端0℃时滴电势
这个表格或者函数式,是求解温度值的法定依据
2、当冷端温度,偏离0℃时,就是舌参考电势也会随之发生偏移,偏移量计作△
3、热电偶滴所谓冷端补偿,实质就相当于,其它传感器舌滴——零漂补偿!
4、由于热电偶,现在多数是,用于数百℃、上千℃滴高温测量,
所以实际上对测值,偏差个几℃,就不当个事
所以补偿导线法、补偿电桥法 、参考端恒温法,,,才能流行当个事整,,,
5、而热电偶滴精密补偿,只能用参比端温度测量计算法这个招 , 并且测值得准,
估计得准到0.1℃的水平,再进行相关滴计算 ,
才能在理论上,站穏脚杆
6、但是,科学计量和工业计量,本就不是一嘛嘛事
市售二次表,也就卖个百来块元,补偿用滴热敏电阻,也就三几毛钱,
你敢期待它,有0.1℃的水平滴精度吗?
7、前面舌咧,热电偶多数是用于数百℃、上千℃滴高温测量,
这样客观上,热电偶本身,会伴随太多的化学反应和物理形变,
这些可能才是,影响热电势测量精度滴主要矛盾?
8、事舌清楚,理摆明白
热电偶呀,俄也木有见过几杆,万一纸上谈兵舌错咧,请原谅,请指正
俄咧咧完鸟~~~~~~~~~~~~~~~~谢谢
1、热电偶工作原理:热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。当两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表,分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表,据此热电动势喝分度表就可以确定工作端温度
2、冷端补偿的原因:为了能保证温度测量的精度,减小测温过程的系统误差,需要对热电偶进行冷端补偿。进一步详细的讲,由于热电偶的测量端(热端)的感应热电势是较微弱的毫伏级电信号,此电毫伏级的电压信号与热端所处的温度具有特定的对应关系,而在二次仪表端接受此毫伏电压信号时所处的温度不是绝对零度,故热电偶感应金属在此处此刻的室温温度下也会感应出毫伏级热电势,此热电势与热端与热端热电势相互抵消掉,最终形成的毫伏级电压信号就是热端与冷端温度差的函数,这样最终输入到二次仪表前,热电偶信号就相当于热端和冷端之间存在一个温差并同时反应在热电势上,形成了所谓的“温差热电势”。进一步说,因为在制造热电偶时,为简化热电偶和仪表的制造工艺,并与人类的思维习惯相适应,都是假设在冷端T=0℃的情况下测出的数值为基准进行的定标,这样在不做冷端补偿时直接把热电偶信号输入二次仪表,就会造成读入误差,误差大家基本就是室温的温度大小,比如夏季室温平均为25°C ,那么误差就会至少有25°C之多。为了消除这种冷端室温的影响,需要做冷端补偿。
热电偶的工作原理就是因为热偶两端的温度不同,正是这个温差才使热偶产生一个热电势,其值的大小就是在确定热偶材质后,与热冷两端的温差大小决定的。而与过程温度没有关系。
若热电偶的冷端即现场的热偶接线柱端的温度与控制室的温度相同,即现场温度与控制室热偶处理模块、仪表的接线处卡件温度始终保持一致,那么就不用补偿导线,用普通的电源线即可。这个过程其整个热偶回路的温差热电势不会产生影响。
但是我们可以控制控制室内的室温,但是却控制不了现场的温度,这就是需要补偿导线的原因。补偿导线的性质与热电偶的性质是一样的,产生的热电势的大小与温差的关系与热偶芯也是一致的,唯一的不同就是补偿导线的材质不同,其制造成本大大低于热偶芯的成本,因此得到广泛应用。实际上就是热偶芯的延长。
我们测得的热电势与温差的关系,都是把冷端定义为零度,这样我们才会得到大量的温差与热电势的对应表,因为热偶材质产生的热电势与冷热两端温差的关系数据,并不是线性关系。因此我们只能制定一个基准,这个基准就是0,利用这个基准才会得到现场温度=热偶热冷两端的温差。这样我们才会根据测得的热电势,查表得到现场的温度,从而测定出测量点的温度。
补偿导线把现场的热偶芯延长到控制室二次表处,可是这个二次表的温度还是不为零,因此我们需要在进行换算,把这个不为零的控制室温度到0端,此型号热电偶产生的热电势换算出来进行补偿。即相当于控制室处安装同类型号的热电偶其热端就是控制室的温度,冷端就是0度,此热电势就是冷端补偿的热电势,这个所有的热电偶变送器、二次表、热电偶卡件本身都有这种检测功能,即二次表检测到其现场来的热电势后,再同仪表本身测得的热电势(补偿热电势)相加,得到总的热电势,然后在通过仪表内部存储的热电势——温度对照表进行查询,查询出对应的温差。这个温差=现场测量点温度—冷端温度(0度)。
因此可以得到现场测量点温度=温差+冷端温度(0度)=温差。于是可以得到这个现场的温度。
这个冷端补偿的主要原因就是热电偶产生的热电势与温差不成线性关系。正是应为这个非线性的对应,所以只能查表才能得出温差,于是这个冷端补偿就不能会略。若是线性的关系,那么只需在二次表处理时进行迁移即可。
热点偶的工作原理:热电偶是利用两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势来测量温度的。
热电偶冷补偿原因:①便于现场温度控制。因为热偶材质产生的热电势与冷热两端温差的关系数据,并不是线性关系。因此我们只能制定一个基准,这个基准就是0,利用这个基准才会得到现场温度=热偶热冷两端的温差。这样我们才会根据测得的热电势,查表得到现场的温度,从而测定出测量点的温度。
②保证温度测量的精度,减小测量误差。在制造热电偶时,为简化热电偶和仪表的制造工艺,并与人类的思维习惯相适应,都是假设在冷端T=0℃的情况下测出的数值为基准进行的定标,这样在不做冷端补偿时直接把热电偶信号输入二次仪表,就会造成读入误差,误差大家基本就是室温的温度大小,加入夏季室温平均一25°C ,那么误差就会至少有25°C之多。为了消除冷端室温的影响,冷端补偿。
③便于后期处理。冷端补偿的主要原因就是热电偶产生的热电势与温差不成线性关系。经过后期补偿处理后便于计算。
热电偶工作原理:
两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动 势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端); 冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶元件的电动势取决于热端(测量点)与冷端(检测电路)的温度差,即热端与冷端之间的相对温度,而不是测量点的绝对温度,所以要进行冷端补偿。* \) k" T5 S( @ m
举例来说,对于某种热电偶,假如3mV(假如哦,真正的毫伏数要去看各种热点偶分度表)的电动势对应1000度的温度差,而你恰好测到了3mV的电压,那么你就知道测量点(热端)的温度比检测电路位置(冷端)的温度高1000度,这时候你必须知道检测电路位置的温度,才知道被测点的温度。比如检测电路处的温度是25度,那么检测点的温度就是1025度。
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热电偶的原理
就要从热电偶测温原理说起,热电偶是一种感温元件,是一次仪表,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。 B:热电偶工作原理: 两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度,对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题: 1:热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数; 2:热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关; 3:当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
热电偶冷端补偿的原因
采用补偿导线后,把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方,延伸到温度较低和比较稳定的操作室内,但冷端温度还不是o℃。而工业上常用的各种热电偶的温度—热电势关系曲线是在冷端温度保持为o℃的情况下得到的,与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的,由于操作室的温度往往高于o℃,而且是不恒定的,这时,热电偶所产生的热电势必然偏小,且测量值也随冷端温度变化而变化,这样测量结果就会产生误差。因此,在应用热电偶测温时,又有将冷端温度保持为o℃,或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做,就称为热电偶的冷端温度补偿。
冷端温度补偿的方法有以下几种:
(1)冷端温度保持为o℃的方法,
(2)冷端温度修正方法;
(3)校正仪表零点法;
(4)补偿电桥法;
(5)补偿热电偶法。
1、热电偶工作原理
压簧固定式热电偶:
WRET-01型热电偶的作用原理,分度特性及允许偏差,参比端(冷接点)温度补偿,以及与显示测量仪表的联接方法均与一般热电偶相同。WRET-01型热电偶的结构,由保护管,安装螺栓,锁紧卡套,弹簧及热电阻导线等组成。
铠装热电偶 :
铠装热电偶的工作原理是由两种不同成份的导体两端经焊接,形成回路,直接测温端叫测量端,接线端叫参比端。当测量端和参比端存在温差时,就会在回路中产生热电流,接上显示仪表,仪表上就会指示出热电偶所产生的热电动势的对应温度值。铠装热电偶的热电动势将随着测量端的温度升高而增长,热电动势的大小只和铠装热电偶导体材质以及两端温差有关,和热电极的长度,直径无关。铠装热电偶的结构是由导体,绝缘氧化镁和1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管经多次拉制而成,铠装热电偶产品主要由接线盒,接线端子和铠装热电偶组成基本结构,并配以各种安装固定装置组成。铠装热电偶分绝缘式和接壳式两种。
装配式热电偶:
两种不同成分的导体两端经焊接、形成回路,直接测温端叫测量端,接线端子端叫参比端。当测量端和参比端存在温差时,就会在回路中产生热电流,接上显示仪表,仪表上就指示出热电偶,产生的热电动势的对应温度值。
热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长,热电动势的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关,和热电极的长度、直径无关。装配式热电偶主要由接线盒、保护管、绝缘套管、接线端子、热电极组成基本结构,并配以各种安装固定装置组成。
石油化工热电偶:
电偶的电极由两根不同导体材质组成。当测量端与参比端存在温差时,就会产生热电势,工作仪表便显示出热电势所对应的温度值。热电阻是利用电阻与温度呈一定函数的关系原理。当被测介质中有温度变化时,其电阻值也随着发生变化,工作仪表便显示出电阻值所对应的温度值。
带温度变送器隔爆热电偶:
防爆热电偶利用间隙隔爆原理,当腔内发生爆炸时,能通过接合面间隙熄火和冷却,使爆炸后的火焰全温度传不到腔外,从而进行防爆。
热电偶(热电阻)产生的热电势(电阻)经过温度变送器的电桥产生不平衡信号,经放大后转换成为4-20mA的直流电信号给工作仪表,工作仪表便显示出所对应的温度值。
2、热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿?
热电偶元件的电动势取决于热端(测量点)与冷端(检测电路)的温度差,即热端与冷端之间的相对温度,而不是测量点的绝对温度,所以要进行冷端补偿。
举例来说,对于某种热电偶,假如3mV(假如哦,真正的毫伏数要去看各种热点偶分度表)的电动势对应1000度的温度差,而你恰好测到了3mV的电压,那么你就知道测量点(热端)的温度比检测电路位置(冷端)的温度高1000度,这时候你必须知道检测电路位置的温度,才知道被测点的温度。比如检测电路处的温度是25度,那么检测点的温度就是1025度。
冷端补偿可以有很多种方式,比如可以用热电阻测量冷端温度进行补偿。
为了保证热电偶的电动势不受传输线路的影响,传输线路的材料要与热电偶材料相同,即所谓的补偿电缆(补偿导线)。