热电偶的测温原理及研究概述作业.doc

热电偶的测温原理及研究概述作业
学院材料科学与工程专业材料*** 学生**** 学号 201*****
论文题目热电偶的测温原理及研究概述
在大量的热工仪器中,热电偶作为温度传感器,得到了广泛使用。热电偶是一种接触式测温传感器,它与相应的温度指示仪表配合使用,可以准确地测量、控
制、调节被测物体的温度,具有性能稳定、结构简单、使用方便、经济耐用、体积小以及容易维护等优点[1]。通过热电偶将温度信号转换成电信号,便于信号的远
传,实现多点切换测量,因此在工业生产和科学研究领域中得到了广泛地应用[2]。它是利用热电效应来进行工作的,其热电势率一般为几十到几μV/0℃。它直
接和被测对象接触,不受中间介质的影响,因而测量精度高,并且可以在200℃~
1600℃范围内进行连续测量,甚至有些特殊热电偶,如钨--铼,可测量高达2800℃
的高温,且构造简单,使用方便。基于如上优点,热电偶在温度测量领域得到了广泛的应用[3]。
1 补偿原理
在热电偶冷热端电势关系中,有如下公式存在
EAB(t,0)=EAB(t,tn)+EAB(tn,0)
其中,t为实测温度;tn为冷端温度。EAB(t,0)冷端温度为0℃时,热电偶电势输
出;EAB(t,tn)冷端温度为tn ℃时,热电偶电势输出;EAB(tn,0)冷端补偿电势。
上式中,EAB(t,tn)可直接从热电偶输出中检测到,只要获取冷端温度tn,就可
以由分度表换算出EAB(tn,0),进而求出EAB (t,0)。于是完成了冷端电势补偿,并可
换算出实测温度t。
在热电偶生产厂试验室的热电偶检定中,因热电偶的冷端型式各异, 大部分不能直接将冷端置于冰点器中, 因此常在冷端连接补偿导线, 然后将补偿导线引人冰点
器。恺装式热电偶冷端温度补偿器适用于热电偶生产厂大批量热电偶的检定。由于恺装热电偶有套管保护与外界环境隔绝,因此套管材质对恺装热电偶寿命影响很大,
须根据用途选择热电偶丝及金属套管。当材质选定后, 其寿命又随着恺装热电偶直
径的增大而增加。恺装热电偶同装配式热电偶相比, 虽有许多优点, 但使用寿命往
往低于装配式热电偶[13]。使用时, 先将补偿器偶丝正、负极分别与被检偶l 正、负
极连接, 记录好被检偶1 的热电势后, 再换接被检偶2 的正、负极, 记录好被检偶2 的热电势后, 再换接被检偶3,。因此一只补偿器可检定多只被检偶。测量完毕, 应
按补偿器的修正值对每只被检偶的测量结果进行修正[4]。
2 冷端温度的获取
冷端温度的影响是不可忽略的,且热电偶冷端暴露于作业环境中,因而可以认为冷端温度与作业环境温度一致。作业环境温度随季节气候变化而变化,因此冷端温度的测定是动态测定,冷端电势补偿是动态补偿[3]。
传统冷端补偿方法及其存在的问题热电偶的测温标定是在冷端温度t = 0℃时
标定的,但实际环境温度并非0℃。为了消除冷端温度带来的误差,以往主要采用
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济南大学
济南大学
两种冷端温度补偿法: 一种是冰点法,将热电偶冷端放入冰水混合物或零度恒温器中,这样热电偶冷端的温度就是0℃,该方法的优点是误差小,在大部分情况下,误差可忽略不计,缺点是冰水混合物制作麻烦,不仅要进行初期制作,时间长了还