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热电偶温度计在水电工程中的应用

栏目:农林鱼水论文发布:2010-03-12浏览:2563下载197次收藏
  1、热电偶的基本原理

热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的,是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体a、b接成闭合回路,接触测温点的一端称为测量端(或工作端),另一端称为参比端(或自由端)。若测量端和参比端所处温度t和t0 不同,则在回路的a、b之间就产生一热电势eab(t,t0 ),这种现象称为塞贝克效应,即热电效应。eab大小随导体a、b的材料和两端温度t和t0 而变,这种回路称为原型热电偶。在实际应用中,将a、b的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处,而将参比端分开,用导线接入显示仪表,并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电势后, 即可知道被测介质的温度。

根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度 to=0℃ 的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。

从理论上讲, 任何两种导体都可以配制成热电偶, 但实际上并不是所有材料都能制作热电偶, 故对热电极材料必须满足以下几点:

(1)热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势, 热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系;

(2)能测量较高的温度, 并在较宽的温度范国内应用, 经长期使用后, 物理、化学性能及热电特性保持稳定;

(3)要求材料的电阻温度系数要小, 电阻率高, 导电性能好, 热容量要小;复现性要好, 便于大批生产和互换, 便于制定统一的分度表;

(4)机械性能好, 材质均匀;

(5)资源丰富, 价格便宜。

为了保证热电偶可靠和稳定地工作对热电偶有如下要求:

(1)组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;

(2)两个热电极彼此之间应很好地绝缘,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。

热电偶温度计的特点有:

(1)测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

(2)测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。   

(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,外有保护套管,用起来非常方便。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。

2、热电欧温度计的选择

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。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、并有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电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶,按iec国际标准生产。热电偶的分度号有主要有s、r、b、n、k、e、j、t等几种。其中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,长期使用温度1400℃,短期1600℃。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大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℃,短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用,也可在真空条件下短期使用。

n分度号的特点是13

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