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热电偶测量温度的基本原理

文章作者:南京赛亚特福精密仪器有限公司    发布时间:2022-05-09
 
铠装热电偶的温度测量原理及范围。
测温原理
电偶用两种不同成分的导体焊接在一起。当两端温度不同时,电路中会产生热电势。因此,势电偶是一种通过测量电势来测量温度的温度感应原件。它是一换器。它可以将温度信号转换为电信号,然后由显示器显示。
热电偶测量温度的基本原理是热电效应,将两种不同成分的金属导体连接到一个封闭的电路中。如果两个接头的温度不同,则会在电路中产生热电势,形成热电流,即热电效应。热电偶是焊接两种不同的金属材料的一端,焊接的一端称为测量端,未焊接的一端称为参考端。当测量端加热时,参考端通常恒定在一定的温度(如00C)。如果参考端温度恒定,其热电势的大小和方向仅与两种金属材料的特性和测量端的温度有关,而与势电偶的细度和长度无关。当测量端的温度发生变化时,势电势也会发生变化,温度和热电势之间有一个固定的函数关系。
测量范围
常用的温度仪器有铠装热电偶。
铠装热电偶:测量500℃以上的高温,火电厂主蒸汽温度,管壁温度过热,烟气温度高温。
能测量高温,性能稳定,准确可靠,结构简单,维护方便,信号传输方便,实现多点切换测量。主要型号:分度号:S或LB-3上限1300℃(短时1600℃)。B或LL-2上限1600℃(短时1800℃)K或EU-2上限1200℃(短时1300℃)T或CK上限-200~350℃(短时400℃)E或EA-2上限-200~900℃热电阻:测量精度高,性能稳定,灵敏度高,应用范围广,可远程询问,实现温度自动控制和记录。铂热电阻、嘴高温650℃、PT50、PT100、铜电阻:50-150℃Cu50、Cu100。注:自热效应引起的误差,PT工作d电流小于6ma,热容量大,热交换充分,测量准确。安装:安装时,与被测介质形成逆流,至少为90°分度号:S或LB-3上限为1300℃(短时1600℃)。B或LL-2上限为1600℃(短时1800℃)K或EU-2上限为1200℃(短时1300℃)T或CK上限为-200~350℃(短时400℃)E或EA-2上限为-200~900℃:测量精度高。
两种不同成分的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫作工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
必须特别指出的是,pH计上设置的温度补偿,只是补偿电极的斜率项(2.303RT/F)。受温度影响的还有玻璃电极的标准电势,液接界电势等,它们与温度并非成严格的线性关系。同时pH电极也需要一定的时间才能达到新温度下的平衡。因此,不管是手动温度补偿还是自动温度补偿,都不是很充分的。根据pH测量的操作定义,要想得到精密的测量结果,样品溶液与标准溶液应在相同和恒定的温度下测量,这就是等温测量原理。对于一般精度要求的pH测量,样品溶液与标准溶液的温度不同时,可使用温度补偿。
一个导体如果两端温度不同,那么其导体两端的电子能量就不同,温度高的电子能量高就会向温度低的方向扩散,从而在高温处产生正电势,在低温处产生负电势,当电子扩散达到动态平衡后就形成一个静电场——温差电势。热电偶就是通过这个原理实现了把热端温度产生的热电势延伸到控制室的目的,避免了传递过程中温度梯度变化而产生的测量失真。
现在让我们把所有理论集合在一起看,温度本质是粒子运动,热量产生和交换的过程,温度***低下限是存在的,因为没有了运动,热量自然为零。但在微观世界中,粒子并不会完全静止,这也是海森堡测不准原理中解释道的,速度、位置总要有一个。无法测量粒子的运动变化,也就无法确定它的位置,粒子也许大概在某个区域,但它不可能***地在一个点。同时我们再看***零度下的状态,粒子既然停止了运动,那么就能够完全确定它的位置和方向,而这便违背了量子力学所规定要求。

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