熱電偶的絕緣材料/冷端溫度補償解析

文章來源:http://www.13fotoartis.com 發布時間:2021-11-19 瀏覽次數:12

熱電偶屬于接觸式溫度測量儀表,是工業生產中最常用的溫度檢測儀表之一。其特點為測量精度高;因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響;測量范圍廣。常用的熱電偶在-50~+1600℃均可連續測量,某些特殊熱電偶最低可測到一269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-錸)。熱電偶構造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。其工作原理是基于物體的熱電效應。

什么是熱電效應

由A、B兩種不同的導體兩端相互緊密地接在一起,組成一個閉合回路,如下圖所示。當1、2兩接點的溫度不等(T》T0)時,回路中就會產生電勢,從而形成電流,串接在回路中的電流表指針將發生偏轉,這一現象稱為溫差電效應,通常稱為熱電效應。相應的熱電勢稱為溫差電勢,通常稱為熱電勢。

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接點1稱為工作端或熱端(T),測量時將其置于被測的溫度場中。接點2稱為自由端或冷端(T0),測量時其溫度應保持恒定。這種由兩種不同導體組合并將溫度轉換成熱電勢的傳感器叫做熱電偶。熱電偶產生的熱電勢Eab(T,T0)是由兩種導體的接觸電勢Eab和單一導體的溫差電勢Ea和Eb所形成的。

熱電偶的絕緣材料

電工常用的絕緣材料按其化學性質不同,可分為無機絕緣材料、有機絕緣材料和混合絕緣材料,絕緣材料又稱電介質。通俗地講,絕緣材料就是能夠阻止電流在其中通過的材料,即不導電材料。

1)有機絕緣材料

有機絕緣材料有∶蟲膠、樹脂、橡膠、棉紗、紙、麻、人造絲等,大多用以制造絕緣漆、繞組導線的被覆絕緣物等。熱電偶測溫時,除測量端以外,熱電極之間和連接導線之間均要求有良好的電絕緣,否則會有熱電勢損耗而產生測量誤差,甚至無法測量。這類材料具有良好的電氣性能、物理及化學性能和工藝性,但耐高溫、高頻和穩定性較差。

2)無機絕緣材料

常用的無機絕緣材料有∶云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黃等,主要用作電機、電器的繞組絕緣、開關的底板和絕緣子等,有較好的耐熱性,常制成圓形或橢圓形的絕緣管,有單孔、雙孔、四孔以及其他特殊規格。其材料有陶瓷、石英、氧化鋁和氧化鎂等。除管材外,還可以將無機絕緣材料直接涂敷在熱電極表面,或者把粉狀材料經加壓后燒結在熱電極和保護管之間。

熱電偶的冷端溫度補償

通常用熱電偶測量的是一個熱源的溫度,或者兩個熱源的溫度差。為此,必須把冷端的溫度保持恒定或采用一定的方法處理,使熱電偶的輸出電壓與溫度之間呈線性關系。對于任何一種實際的熱電偶,并不是由精確的關系式表示其特性,而是用特性分度表表示。

為了便于統一,一般手冊上所提供的熱電偶特性分度表是在保持熱電偶冷端溫度T=0℃的條件下,給出熱電勢與熱端溫度的數值對照。因此,當使用熱電偶測量溫度時,也要求冷端溫度保持0℃,這樣才能準確地使用熱電偶特性分度表查得所測的溫度。當熱電偶的冷端受到環境溫度或熱源溫度等因素影響而不為0℃時,常采用下述方法進行補償:0℃恒溫法、冷端恒溫法、冷端補償器法。


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