热工仪表论文

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1、热工仪表论文热电偶测温测量仪表综述摘要：在T业生产屮测温仪器有很多，而热电偶测温仪表是其中的一种。它是由两种导体或半导体的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，利用两点的温度差來产生电动势工作的。热电偶的品种很多，各种分类方法也不尽相同，按照工业标准化的要求可以分为标准化热电偶和非标准化热电偶两种。热电偶是热电效应理论的具体应用之一，在温度测量中有广泛的应用，具有结构简单-、性能稳定、容易构造等优点。热电偶通过与显示仪表配合使用，可以实现远距离测量、白动记录、温度白动控制等。关键字：热电偶；温差；热电动势；热电效应1.测温仪表及热电偶测温的种类测温仪表的种类有很多，随着科学技

2、术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越來越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器，主要有液晶温度计、光测高温计、半导体温度计、转动式温度计、压力式温度计、玻璃管温度计、指针式温度计、高温温度计、温差电偶温度计、电阻温度计、气体温度计和热电偶温度计等。根据热电偶的川途、安装方法和结构形式的不同，热电偶可以分为普通型热电偶、铠装热电偶两人类。而常用热电偶按热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其屮S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长

3、期使用温度1400°C,短期1600°Co在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；R分度号与S分度号相比除热电动势人15%左右，其它性能几乎完全相同；B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600°C,短期1800°Co可在氧化性或屮性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。N分度号的特点是1300°C下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000°C，短期1200°C。在

4、所有热电偶中使1用最广泛；E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800°C；J分度号的特点是既可用于氧化性气氛（使用温度上限750°C）,也可用于还原性气氛（使用温度上限950°C）,并口耐H2及C0气体腐蚀，多用于炼汕及化工；T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用來测量300°C以下的温度。2.热电偶测温的基木原理热电偶之所以能够川來测量温度，那是因为它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气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均质导体组成闭合冋路，当两端存在温度梯度时

5、，冋路屮就会有电流通过，此时两端之间就存在热电动势，其原理图如图1。而Z所以会产生热电动势是由于不同的导体材料的电子密度不同，即使相同的导体材料，温度不同，其电了密度也不相同，当异质金属A、B组成闭合回路，由于接点a、b的温度不同，则同一导体温度高的地方自由电子密度人，温度低的地方自由电子密度小，所以在闭合回路中，自由电子密度大的要向自由电子密度小的区域扩散，这样在回路中就产生了“净”电荷流动，即回路中有电动势eAB,这就是产生塞贝克电动势原因。当热电极材料-定后，则热电动势仅与两接点的温度有关。一对异质金属A、B组成的闭合冋路中，如果对接点a加热，那么，a、b两接点的温度就会不同

6、，温度不同，就会有电流产生，使得接在电路中的电流表发生偏转，它在热电偶回路中产生的电流称为热电流。A、B称为热电极，接点a是用焊接的方法连接一起的，测温时，将它置于被测温度场中，称为测量端或者工作端，接点b—•般要求恒定在某-•温度称为参考端或自由端。热电势的大小与t和tO之差的大小冇关.当热电偶的两个热电极材料已知时，曲热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用卜-式表示：EAB(t,tO)=EAB(t)—EAB(tO)式中EAB(t,tO)——热电偶的热电势；EAB(t)——温度为t时工作端的热电势;EAB(tO)——温度为tO吋冷端的热电势。2从上式可看出当工作端

7、的被测介质温度发生变化时，热电势随Z发生变化，因此，只要测出EAB(t,tO)和知道EAB(tO)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进彳亍指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得测量端温度t值。3.热电偶测温的主要优缺点热电偶是工业上最常用的温度检测元件Z—,其优点有:①测量精度高。因热电偶肓接与被测对象接触，不受屮间介质的影响。②测量范I韦I广。常'用的热电偶从-5（f+1600°C均可连续测量，某些特殊电偶最低可测到-271-+2800°C如金铁傑钻和磚-