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              發布時間:2021-01-12 16:35  

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              熱電偶(thermocouple)工作原理

              熱電偶工作原理

              向一段金屬絲施加一個電壓源時,電流從正端流向負端,金屬絲發熱,造成一部分能量損耗。托馬斯·塞貝克在1821年發現的塞貝克效應則是一種反向現象:向一段金屬絲應用某種溫度梯度時,會產生一個電勢。這就是熱電偶的物理基礎。

              熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過溫度變送器轉換成4-20mA信號引入到控制系統顯示溫度。

              熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體A和B組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應(Seebeck effect)。


              我們在使用熱電偶的時候,應該做好預防干擾的準備。這樣才能使我們的熱電偶的測量更為準確,從而讓我們的工作更加的便捷有效。

              抗干擾的應用

              一,避免強磁場

              二,補償導線加屏蔽

              三,動力電纜與信號線分開布線保持距離

              系統產生干擾的原因

              在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統和執行機構,它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號,又有幾十伏,甚至數千伏、數百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈沖信號等等,構成系統后往往發現在儀表和設備之間信號傳輸互相干擾,造成系統不穩定甚至誤操作。出現這種情況除了每個儀表、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設備之間的信號參考點之間存在電勢差,因而形成“接地環路”造成信號傳輸過程中失真。因此,要保證系統穩定和可靠的運行,“接地環路”問題是在系統信號處理過程中必須解決的問題。




              K型熱電偶缺點:

              (1)熱電勢的高溫穩定性較N型熱電偶及貴重金屬熱電偶差,在較高溫度下(例如超過1000℃)往往因氧化而損壞;

              (2)在250~500℃范圍內短期熱循環穩定性不好,即在同一溫度點,在升溫降溫過程中,其熱電勢示值不一樣,其差值可達2~3℃;

              (3)其負極在150~200℃范圍內要發生磁性轉變,致使在室溫至230℃范圍內分度值往往偏離分度表,尤其是在磁場中使用時往往出現與時間無關的熱電勢干擾;

              (4)長期處于高通量中系統輻照環境下,由于負極中的錳(Mn)、鈷(Co)等元素發生蛻變,使其穩定性欠佳,致使熱電勢發生較大變化。




              鎧裝熱電偶主要有以下幾個特點

              鎧裝熱電偶主要有以下幾個特點:

              1.鎧裝熱電偶的結構原理是由導體、高絕緣養化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護管,經多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結構,并配以各種安裝固定裝置組成。是兩種不同成份的導體兩端經焊接,形成回路,直接測溫端叫工作端,接線端子端叫冷端,也稱參比端。當工作端和參比端存在溫差時,就會在回路中產生熱電流,接上顯示儀表,儀表上就會指示出熱電偶所產生的熱電動勢的對應溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長,熱電動勢的大小只和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關,和熱電極的長度、直徑無關。

              2.由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節省鎧裝熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導線把鎧裝熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內,連接到儀表端子上。


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