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数字式温度传感器和热电偶有何区别

热电偶是温度检测元件,数字式温度传感器是由温度检测元件、信号处理放大电路和显示电路组成的一个装置。应该说,热电偶是数字式温度传感器中的一个元件,而数字式温度传感器则是由热电偶及其它必要的元件的元件组成的装置。就象车轮是车的一部分,而一部车除了车论外,还有其它零件组成。

两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当两个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做工作端(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。

热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度,对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题:

1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差,而不是热电偶冷端与工作端,两端温度差的函数;

2、热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料是均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关;数字式温度传感器和热电偶有何区别

3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后,热电偶热电势的大小,只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。热电偶就是利用这一效应来工作的。

从理论上讲,任何两种不同导体(或半导体)都可以配制成热电偶,但是作为实用的测温元件,对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性,以及足够的测量精度,并不是所有材料都能组成热电偶,一般对热电偶的电极材料,基本要求是:

1、在测温范围内,热电性质稳定,不随时间而变化,有足够的物理化学稳定性,不易氧化或腐蚀;

2、电阻温度系数小,导电率高,比热小;

3、测温中产生热电势要大,并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系;

4、材料复制性好,机械强度高,制造工艺简单,价格便宜。

热电偶的安装

在生产中由于被测对象不同,环境条件不同,测量要求不同,和热电阻的安装方法及采取的措施也不同,需要考虑的问题比较多,但原则上可以从测温的准确性、安全性、维修方便三个方面来考虑。

为避免测温元件损坏,应保证其有足够的机械强度,为保护感温元件不受磨损应加保护屏或保护管等,为确保安全、可靠,测温元件的安装方法应视具体情况(如待测介质的温度、压力、测温元件的长度及其安装位置、形式等)而定。下面仅举几例以引起注意:

凡安装承受压力的测温元件,都必须保证其密封性。高温下工作的热电偶,为防止保护管在高温下产生变形,一般应垂直安装,若必须水平安装则不宜过长,并用支架保护热电偶。若测温元件安装于介质流速较大的管道中,则其应倾斜安装。为防止测温元件受到过大的冲蚀,安装在管道的弯曲处。当介质压力超过10MPa时,必须在测量元件上加保护外套。热电偶/热电阻的安装部位还应考虑其拆装、维修、校验的足够空间和场地,具有较长保护管的热电偶、热电阻应能方便地拆装。

热电偶的测量方法

的热响应时间比较复杂,不同的试验条件会有不同的测量结果,这是因为它受热电偶与周围介质的换热率影响,换热率高,则热响应时间就短。为了使热电偶产品的热响应 时间具有可比性,国家标准规定:热响应时间应在专用水流试验装置上进行。该装置的水流速度应保持0.4±0.05m/s,初始温度在5-45的范围内,温度阶跃值为40-50。在试验 过程中,水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计的置入深度(选其中较小值并在试验报告中注明)。
  由于该装置比较复杂,目前只有极少数单位有这套设备,故国家标准中规定允许生产厂与用户协商,可采用其他试验方法,但所给数据必须注明试验条件。
  由于B型热电偶在室温附近热电势很小,热响应时间不容易测出,因此国家标准规定可采用同规格的S型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件,然后进行试验。
  试验时应记录 热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间T0.5,必要时可记录变化10%的热响应时间T0.1和变化90%的热响应时间T0.9。所记录的热响应时间,应是同一 试验至少三次测试结果的平均值,每次测量结果对于平均值的偏离应在±10%以内。此外,形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被测试 热电偶的T0.5的十分之一。记录仪器或仪表的响应时间不应超过被试热电偶的T0.5的十分之一。

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