熱電偶溫度計(jì)在水電工程中的應(yīng)用

1、熱電偶的基本原理熱電偶溫度計(jì)為接觸式溫度計(jì)。 根據(jù)熱電效應(yīng)即塞貝克效應(yīng)的原理測(cè)量溫度，是溫度測(cè)量?jī)x中常用的測(cè)溫元件。 將不同材料的導(dǎo)體a、b與閉合電路連接，將與測(cè)溫點(diǎn)接觸的一側(cè)稱為測(cè)量端(或工作端)，將另一側(cè)稱為基準(zhǔn)端(或自由端)。 當(dāng)測(cè)量端子與參考端子所處的溫度t與t0不同時(shí)，在電路的a、b之間產(chǎn)生熱電勢(shì)EAB(t，t0)，這種現(xiàn)象被稱為塞貝克效應(yīng)，即熱電效應(yīng)。 EAB的大小隨導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用中，將a、b的一端焊接，作為熱電偶的測(cè)量端放置在被測(cè)量溫度t，將參照端分開，用引線與顯示器連接，穩(wěn)定地保持參照端接點(diǎn)溫度t0。 顯示器測(cè)量的電位根據(jù)被測(cè)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(gè)接點(diǎn)的溫度相同，則熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)不變化，即不受第三金屬訪問(wèn)電路的影響。 因此，測(cè)溫?zé)犭娕紩r(shí)，如果訪問(wèn)測(cè)量?jī)x器，測(cè)量熱電勢(shì)，則可以知道被測(cè)量介質(zhì)的溫度。 根據(jù)熱電勢(shì)與溫度函數(shù)的關(guān)系。 可以創(chuàng)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(dǎo)體都可以制作熱電偶，但實(shí)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(chǎn)生高的熱電勢(shì)， 熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系z(mì)ui呈線性或近似線性的一值函數(shù)關(guān)系(2)測(cè)量高溫度，可應(yīng)用于廣泛的溫度范圍，長(zhǎng)期使用后，物理、化學(xué)性能及熱電特性穩(wěn)定的(3)材料電阻溫度系數(shù)小，電阻率高，導(dǎo)電性能好， 熱容量要求小，重現(xiàn)性好，大量生產(chǎn)和更換容易，制定統(tǒng)一分度表容易，(4)機(jī)械性能好，材質(zhì)均勻，(5)資源豐富，價(jià)格便宜。 (1)構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；(2)兩個(gè)熱電極必須相互絕緣，防止短路；(3)補(bǔ)償引線與熱電偶自由端的連接必須簡(jiǎn)單可靠 熱電偶溫度計(jì)的特點(diǎn)是: (1)測(cè)量精度高。 由于熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，因此不受中間介質(zhì)的影響。 (2)測(cè)量范圍廣。 通常的熱電偶可以從-50~+1600℃連續(xù)測(cè)量，特定的特殊熱電偶zui可以測(cè)量到-269℃(例如鐵鎳鉻合金)，zui可以測(cè)量到+2800℃(例如鎢-錸)。 (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)套，使用方便。 熱電偶是能夠?qū)囟刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)信號(hào)的感溫元件，通過(guò)與電氣測(cè)量?jī)x組合，能夠測(cè)量所測(cè)量的溫度。 2、選擇熱電歐溫度計(jì)常用的熱電偶分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶2種。 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)尺度的熱電偶，有與其配套的顯示器。 未標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶不及使用范圍或數(shù)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的標(biāo)度表，主要用于特殊情況下的測(cè)量。 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是按照IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。 熱電偶的分度代號(hào)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(biāo)號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，應(yīng)在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，長(zhǎng)期使用溫度為1400℃、短期1600℃。 在所有的熱電偶中，s索引號(hào)的溫度等級(jí)zui高，通常作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶使用的r索引號(hào)與s索引號(hào)相比熱電動(dòng)勢(shì)大15%左右，其他性能大致相同的b索引號(hào)在室溫下熱電動(dòng)勢(shì)極小，因此在測(cè)定時(shí)不需要補(bǔ)償引線。 其長(zhǎng)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(hào)的特點(diǎn)是1300℃時(shí)高溫抗氧化能力強(qiáng)，熱電動(dòng)勢(shì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和短期熱循環(huán)的再現(xiàn)性好，耐核輻射和耐低溫性能好，可部分替代s索引號(hào)熱電偶的k索引號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，應(yīng)在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用 所有熱電偶都廣泛使用zui。e索引號(hào)的特征是常用熱電偶中熱電動(dòng)勢(shì)zui大，即靈敏度zui高。 優(yōu)選在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，使用溫度為0-800℃； j索引號(hào)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(xué)工業(yè)中經(jīng)常使用的t索引號(hào)的特征在于，在所有的廉價(jià)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(shí))，從測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離較遠(yuǎn)，為了節(jié)約熱電偶的材料，降低成本，通常使用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端(自由端)延長(zhǎng)到溫度比較穩(wěn)定的控制室，并與儀表端子連接。 必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只是將熱電偶的冷端子移動(dòng)到控制室的儀表端子，不能消除冷端子的溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不能進(jìn)行補(bǔ)償。 因此，為了補(bǔ)償冷卻溫度t0&ne，還需要其他修正方法，對(duì)0℃下的測(cè)溫產(chǎn)生影響。 使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意形式一致，不能搞錯(cuò)極性，補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶連接端的溫度不得超過(guò)100℃。 冷溫度補(bǔ)償器的形式與熱電偶的形式一致，在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)必須使用的冷溫度補(bǔ)償器與熱電偶連接時(shí)，根據(jù)不得不錯(cuò)過(guò)極性的補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫度來(lái)調(diào)整儀表的起始點(diǎn)，在具有指示平衡點(diǎn)溫度的自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的顯示儀表上不安裝補(bǔ)償器的補(bǔ)償器必須定期進(jìn)行檢查和檢定。 熱電偶溫度計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，熱電偶的選擇首先根據(jù)被測(cè)溫度的上限，根據(jù)必須正確選擇熱電偶的熱電極和保護(hù)套的被測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)和安裝特性，選擇熱電偶的規(guī)格和尺寸。 熱電偶在結(jié)構(gòu)上可分為普通工業(yè)型、套管型、特殊型等。 一般的工業(yè)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(fù)極為鉑，短期工作溫度為1600℃，長(zhǎng)期工作溫度為1300℃，物理、化學(xué)穩(wěn)定性好，一般用于高精度的高溫測(cè)定。 但材料高，熱電勢(shì)小，分度代號(hào)為s。 2、鎳鉻合金熱電偶:不是貴重金屬中性能zui穩(wěn)定的一種，應(yīng)用廣泛，極為鎳鉻合金。 短期工作溫度為1200℃，長(zhǎng)期工作溫度為900℃。 該熱電偶的熱電勢(shì)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(wěn)定性差。 分度代號(hào)為k。 3 .鎳鉻熱電偶:正極為鎳鉻合金，短期工作溫度為800℃，長(zhǎng)期工作溫度為60℃。 熱電勢(shì)zui大的熱電偶，測(cè)量精度高，但容易氧化。 分度代號(hào)為e。 4 .銅一康銅熱電偶:這是低溫常用的熱電偶，測(cè)量溫度范圍(-200-+200)℃，穩(wěn)定性好，低溫靈敏度高，價(jià)格便宜。 分度代號(hào)為t。 鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬護(hù)套三者組合加工而成，具有細(xì)長(zhǎng)，可在使用中根據(jù)測(cè)量需要彎曲，熱情小，在熱接點(diǎn)的熱容量小，壽命長(zhǎng)，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。 在實(shí)際使用時(shí)，要特別注意使用補(bǔ)償代碼。 通常，連接在儀表與端子箱之間的補(bǔ)償導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生大的附加熱電勢(shì)，不會(huì)影響熱電偶電路的總熱電勢(shì)。 如果使用普通導(dǎo)線代替補(bǔ)償導(dǎo)線，則無(wú)補(bǔ)償作用，測(cè)溫的準(zhǔn)確性降低。 因此，以使用單位安裝計(jì)量配線時(shí)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接時(shí)，請(qǐng)勿反極性。 相反，測(cè)溫誤差變大。 在實(shí)際測(cè)量中，如果測(cè)量值偏離實(shí)際值，則熱電偶的安裝位置會(huì)變得不適當(dāng)，此外，熱電偶的導(dǎo)線可能會(huì)被氧化，或者在熱電偶測(cè)量端的焊接點(diǎn)出現(xiàn)砂礫。 3、熱電偶溫度計(jì)的設(shè)置熱電偶和熱阻溫度計(jì)是接觸式溫度計(jì)，其不可替代的優(yōu)點(diǎn)成為工礦企業(yè)和科研院所常用的溫度計(jì)。 正確安裝熱電偶和熱阻傳感器是保證其測(cè)量精度和壽命的重要因素。 根據(jù)平時(shí)的使用情況，介紹一些常見的安裝方法，為大家的實(shí)際工作提供參考。 首先，熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡量垂直，保護(hù)套管不會(huì)在高溫下變形，但有流速時(shí)，必須向被測(cè)介質(zhì)的流動(dòng)方向插入，保證測(cè)溫元件和流體的充分接觸，保證測(cè)量精度。 另外，熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量設(shè)置在有保護(hù)層的配管內(nèi)，以防止熱的散失。 接著，熱電偶和測(cè)溫電阻體設(shè)置在負(fù)壓配管上時(shí)，測(cè)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(shè)置在室外時(shí)，請(qǐng)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(jìn)入端子箱，以免熱電偶和熱電阻端子箱內(nèi)的配線影響測(cè)量精度。 要仔細(xì)檢查熱電偶和測(cè)溫電阻溫度計(jì)各處的接線情況。 特別是熱電偶溫度計(jì)由于補(bǔ)償導(dǎo)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(xì)檢查，以免導(dǎo)線順利接觸溫度計(jì)的導(dǎo)線，獲得正確的測(cè)量溫度。 熱電偶應(yīng)盡可能靠近要測(cè)量的溫度控制點(diǎn)。 為了防止熱量沿著熱電偶傳遞，或者防止保護(hù)管對(duì)被測(cè)溫度產(chǎn)生影響，熱電偶必須浸漬在測(cè)量流體中，深度至少應(yīng)為直徑的10倍。 測(cè)量固體溫度時(shí)，熱電偶必須與材料緊密接觸或緊密接觸。 為了將熱傳導(dǎo)誤差減小到zui，請(qǐng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。 用熱電偶測(cè)量配管內(nèi)的氣體溫度時(shí)，如果配管壁的溫度顯著高或低，熱電偶會(huì)放射或吸收熱量，使被測(cè)溫度顯著變化。 在這種情況下，可以采用通過(guò)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(cè)溫點(diǎn)時(shí)必須具有代表性。 例如，在測(cè)定配管中的流體溫度時(shí)，熱電偶的測(cè)定端位于配管中的流速zui較大的地方。 一般來(lái)說(shuō)，熱電偶保護(hù)套的末端應(yīng)越過(guò)流速中心線。

本文熱電偶高頻詞： 測(cè)量  分度 

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