六 热电偶传感器

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1、六热电偶传感器学习内容:1、热电偶的工作原理；2、理解中间计算修正定律，掌握冷端补偿方法。8/24/20211第一节热电偶的工作原理热电偶测温的主要优点1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；2、结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制，可按照需要选择。3、测温范围广：下限可达-270C，上限可达1800C以上；4、精度高，各温区中的热电势均符合国际计量委员会的标准。8/24/20212一、热电效应：先看一个实验——热电偶工作原理演示结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极A一端称为：自由端、参

2、考端、冷端一端称为：测量端、工作端、热端热电极B热电势AB8/24/20213结论热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt的函数：EAB（T，T0）=eAB（T）-eAB（T0）热电势大致与两个结点的温差Δt成正比A(nA＞nB)BT0TeAB(T0)eAB(T)eAB(T)EAB（T，T0）(T＞T0)8/24/20214第二节热电偶的种类及结构一、热电偶的种类1、八种国际通用热电偶：B:铂铑30—铂铑6S:铂铑10—铂R:铂铑13—铂K:镍铬—镍硅N:镍铬硅—镍硅T:铜—铜镍E:镍铬—铜镍J:铁—铜镍8/24/2

3、02152、几种常用热电偶的测温范围及热电势分度号名称测量温度范围1000C热电势/mVB铂铑30－铂铑650～1820C4.834R铂铑13—铂-50～1768C10.506S铂铑10—铂-50～1768C9.587K镍铬－镍铬(铝)-270～1370C41.276E镍铬－铜镍(康铜)－270～800C——?8/24/202168/24/20217设冷端为0C，根据以下电路中的毫伏表的示值及K热电偶的分度表，查出热端的温度tx为7300C。t1AB00C接线盒1t2t3CuCuCuCutxux++--30mV8/24/20218二、结构形式1

4、、普通装配型热电偶的外形8/24/202192、铠装型热电偶外形法兰薄壁金属保护套管（铠体）BA铠装型热电偶横截面绝缘材料A、B为两电极8/24/2021103、薄膜型热电偶结构与外形薄膜热电偶的热接点可以做得很小（可薄到0.01~0.1μm）,具有热容量小,反应速度快等的特点,热相应时间达到微秒级,适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。8/24/2021114、隔爆型热电偶外形厚壁保护管压铸的接线盒8/24/202112第三节热电偶的冷端温度补偿用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足t0=0C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温度

5、而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定，因此将产生误差。一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失。冷端温度补偿的方法一、冷端恒温法：将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0C不变。此法也称冰浴法，它消除了t0不等于0C而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。8/24/2021131、冰浴法在冰瓶中，冰水混合物的温度能较长时间地保持在0C不变。8/24/2021142、恒温器法：将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度略高于环境温度的上限（例如40℃）。3、空

6、调法：将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷端温度恒定。应该指出的是：除了冰浴法是使冷端温度保持0℃外，后两种方法只是使冷端维持在某一恒定（或变化较小）的温度上，因此后两种方法仍必须采用下述几种方法予以修正。8/24/202115二、计算修正法当热电偶的冷端温度t00C时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势EAB（t，t0）与冷端为0C时所测得的热电势EAB（t，0C）不等。若冷端温度高于0C，则EAB（t，t0）

7、，0C）8/24/202116举例例：用镍铬-镍硅（K型）热电偶测炉温时，冷端温度t0=30℃，在直流毫伏表上测得的热电势EAB（t，30℃）=38.505mV，试求炉温为多少？解：查镍铬-镍硅热电偶分度表，得到EAB（30℃，0℃）=1.203mV。EAB（t，0℃）=EAB（t，30℃）+EAB（30℃，0℃）=（38.505+1.203）mV=39.708mV反查K型热电的偶分度表，得到t=960℃。8/24/202117三、仪表机械零点调整法用螺丝刀调节仪表面板上的“机械零点”，使指针指到气温t0（图中为40C）的刻度上，进行冷端补偿，此法有一定

8、误差，简单，工业中经常用。机械零点8/24/2021