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热电偶的绝缘材料冷端温度补偿解析

发布日期:2021-02-10 02:39   来源:未知   阅读:

  热电偶属于接触式温度测量仪表,是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高;因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响;测量范围广。常用的热电偶在-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到一269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。热电偶构造简单,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。其工作原理是基于物体的热电效应。

  由 A、B两种不同的导体两端相互紧密地接在一起,组成一个闭合回路,如下图所示。当1、2两接点的温度不等(T》T0)时,回路中就会产生电势,从而形成电流,串接在回路中的电流表指针将发生偏转,这一现象称为温差电效应,通常称为热电效应。相应的热电势称为温差电势,通常称为热电势。

  接点1称为工作端或热端(T),测量时将其置于被测的温度场中。接点2 称为自由端或冷端(T0),测量时其温度应保持恒定。这种由两种不同导体组合并将温度转换成热电势的传感器叫做热电偶。热电偶产生的热电势 Eab(T,T0)是由两种导体的接触电势 Eab和单一导体的温差电势 Ea和 Eb所形成的。

  电工常用的绝缘材料按其化学性质不同,可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料,绝缘材料又称电介质。通俗地讲,绝缘材料就是能够阻止电流在其中通过的材料,即不导电材料。

  有机绝缘材料有∶虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等,大多用以制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。热电偶测温时,除测量端以外,热电极之间和连接导线之间均要求有良好的电绝缘,否则会有热电势损耗而产生测量误差,甚至无法测量。这类材料具有良好的电气性能、物理及化学性能和工艺性,但耐高温、高频和稳定性较差。

  常用的无机绝缘材料有∶云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等,主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等,有较好的耐热性,常制成圆形或椭圆形的绝缘管,有单孔、双孔、四孔以及其他特殊规格。其材料有陶瓷、石英 、氧化铝和氧化镁等。除管材外,还可以将无机绝缘材料直接涂敷在热电极表面,或者把粉状材料经加压后烧结在热电极和保护管之间。

  通常用热电偶测量的是一个热源的温度,或者两个热源的温度差。为此,必须把冷端的温度保持恒定或采用一定的方法处理,使热电偶的输出电压与温度之间呈线性关系。对于任何一种实际的热电偶,并不是由精确的关系式表示其特性,而是用特性分度表表示。

  为了便于统一,一般手册上所提供的热电偶特性分度表是在保持热电偶冷端温度 T=0℃的条件下,给出热电势与热端温度的数值对照。因此,当使用热电偶测量温度时,也要求冷端温度保持 0℃,这样才能准确地使用热电偶特性分度表查得所测的温度。当热电偶的冷端受到环境温度或热源温度等因素影响而不为 0℃时,常采用下述方法进行补偿:0℃恒温法、冷端恒温法、冷端补偿器法。

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