热电偶的应用原理39766

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1、热电偶的应用原理热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对彖接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从・50〜+1600°C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269°C（如金铁傑钻），最高可达+2800°C（如钩■铢）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外冇保护套管，用起来非常方便。1.热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一•个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而

2、在回路屮形成一个大小的电流，这种现彖称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2.热电偶的种类及结构形成（1）热屯偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并冇统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热屯偶，一般也没冇统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。（2）热电偶的

3、结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热屯偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此Z间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。3.热电偶冷端的温度补偿曲于热屯偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延仲到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指岀，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它木身并不能消除冷端温度变化对测

4、温的影响，不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法來补偿冷端温度t0H0°C时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100°C。热电偶温度信号的冷端补偿和线性化摘要：本文介绍了各种热电偶温度信号的冷端补偿和线性化的原理与方法。关键词：热电偶、线性化、冷端补偿。一、刖吞温度信号的检测和控制，除了利用有源元件外，多数是采用热电阻或热电偶。这里介绍热电偶温度信号的处理。热电偶冇着广泛的应用，应用得较多的冇S、B、K、T、E热电偶。但是，己有资料介绍N偶也有很大的应用前途。这是由于N偶在高温下抗氧化能力强，长

5、期稳定性好，能承受大幅度的温度冲击等等。由于N偶开发应用较晩，所以没冇得到充分的利用。我们相信N偶很快会加入到主要的应用范围中来。热电偶检测到的温度信号有如下特点：(1)能用到高温的热电偶,信号都较小，如B偶,1800。C时只有13.585mVo即使是信号较大的K偶，在1300°CII寸，也只有52.398mVo这就意味着对检测到的信号要进行放大。(2)热电偶分度表中给出的数据是以0。C为参考点。实际应用时，环境常常不是0°Co为热电偶冷端创造一个0。C环境，通常的作法是进行冷端补偿。(3)热电偶的温度信号非线性很大，尤其是B偶。并且，各种热电偶随温度的升高，在某一

6、温度下，热电势的增加量变小。这就使线性化变得困难。曲于上述原因，热电偶的温度信号调理电路就比较复杂。下边我们主要介绍适用于各种热电偶信号调理电路的冷端补偿和线性化方法。二、冷端补偿热电偶的电势差EAB为：式屮，一Seebeck系数；T—热端或工作端的温度；T0一冷端或自由端的温度。一般使用说明书给出的EAB-T曲线或数据，都是以T0二0°C给出的，因此，实际应用时若T0】0。C应进行修正，称为冷端补偿或应用下式进行修正。式中,t0为冷端温度。例如,利用K偶进行温度测量,当t0二30。C吋,测得EAB(T,t0)=36.29mV,依K偶的分度表查得EAB(tO,0)=

7、EAB(30,0)=1.20mV,则依前式得:mV查表得904。Co利用热敏电阻进行冷端补偿有时很方便，如图1所示。校准时要将PtlOO换成标准电阻lOOWo校准后，再换上PtlOO即可。利用AD590的冷端补偿电路如图2所示。图中的数据适用于K偶，对其它热屯偶，Seebeck系数、R2、V2的值应作相应改变。图1利用热敏电阻进行冷端补偿GIF点击图片，可能获得更佳效果图2利用AD590的冷端补偿电路三、热电偶温度信号的线性化热电偶温度信号非线性是比较大的，如B偶，从(FC升高到1800°C,热电势从OmV变化到13.585mV,每1OO°C热电势增加最大的约为