熱電偶多用于溫度測量中的接觸式測溫,測量物體的溫度。
熱電偶是溫度測量中應(yīng)用最廣泛的溫度器件,主要特點(diǎn)就是測溫范圍寬,性能比較穩(wěn)定,同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào),便于自動(dòng)控制和集中控制。
熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí),回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種電勢(shì)組成;溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì),不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,所以產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同。而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí),因?yàn)殡娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散,當(dāng)達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì),接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。
目前國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,國際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度,分別為B,R,S,K,N,E,J和T,其測量溫度的最低可測零下270攝氏度,最高可達(dá)1800攝氏度,其中B,R,S屬于鉑系列的熱電偶,由于鉑屬于貴重金屬,所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種,普通型和鎧裝型。普通型熱電偶一般由熱電極,絕緣管,保護(hù)套管和接線盒等部分組成,而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲,絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后,經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞,這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。
不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源,從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長型兩種,延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤菍?shí)際中,延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線,而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
發(fā)生故障現(xiàn)象:A熱電勢(shì)比實(shí)際值小。
原因分析:
(1)短路。
(2)熱電偶接線盒內(nèi)接線柱間短路。
(3)補(bǔ)償導(dǎo)線因絕緣燒壞而短路。
(4)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不匹配。
(5)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性接反。
(6)插入深度不夠和安裝位置不對(duì)。
(7)熱電偶冷端溫度過高。
處理方法:
(1)經(jīng)檢查若是由于潮濕引起,可烘干;若是由于瓷管絕緣不良,則應(yīng)予以更換。
(2)打開接線盒,把接線板刷干凈。
(3)將短路處重新絕緣或更換新的補(bǔ)償導(dǎo)線。
(4)更換成同類型的補(bǔ)償導(dǎo)線。
(5)重新接正確。
(6)改變安裝位置和插入深度。
(7)熱電偶的連接導(dǎo)線換成補(bǔ)償線,使冷端移開高溫區(qū)。
B熱電勢(shì)比實(shí)際大。
原因分析:
(1)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶型號(hào)不匹配。
(2)插入深度不夠或安裝位置不對(duì)。
(3)熱電極變質(zhì)。
(4)有干擾信號(hào)進(jìn)入。
(5)熱電偶參考端溫度偏高。
處理方法:
(1)更換相同型號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線。
(2)改變安裝位置或插入深度。
(3)更換熱電偶。
(4)檢查干擾源,并予以消除。
(5)調(diào)整參考端溫度或進(jìn)行修正。
C,測量儀表指示不穩(wěn)定,時(shí)有時(shí)無,時(shí)高時(shí)低。
原因分析:
(1)熱電極在接線柱處接觸不良。
(2)熱電偶有斷續(xù)短路或斷續(xù)接地現(xiàn)象。
(3)熱電極已斷或似斷非斷。
(4)熱電偶安裝不牢固,發(fā)生擺動(dòng)。
(5)補(bǔ)償導(dǎo)線有接地或斷續(xù)短路現(xiàn)象。
處理方法:
(1)重新接好。
(2)將熱電偶的熱電極從保護(hù)管中取出,找出故障點(diǎn)并予以消除。
(3)更換新電極。
(4)安裝牢固。
(5)找出故障點(diǎn)并予以消除。
D熱電偶電勢(shì)誤差大。
原因分析:
(1)熱電極變質(zhì)。
(2)熱電偶的安裝位置與安裝方法不當(dāng)。
(3)熱電偶保護(hù)套管的表面積垢過多。
(4)測量線路短路(熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線)。
(5)熱電偶回路斷線。
(6)接線柱松動(dòng)。
處理方法:
(1)更換熱電偶。
(2)改變安裝位置與安裝方法。
(3)進(jìn)行清理。
(4)將短路處重新更換絕緣。
(5)找到斷線處,并重新連接。
(6)擰緊接線柱。