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43热电偶传感器

4、热电偶的分度表 测量两点间温度差(反向串联) 测量平均温度(并联或正向串联) 常见普通工业装配式热电偶的外形结构 a b c d 1 3 2 2.铠装式热电偶(又称套管式热电偶) 优点是小型化(直径从12mm到0.25mm)、寿命、热惯性小,使用方便。 测温范围在1100℃以下的有:镍铬—镍硅、镍铬—考铜铠装式热电偶。 断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料,金属套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同,可分为四种型式如图。 图3.2-12 铠装式热电偶断面结构示意图 1—? 金属套管; 2—绝缘材料; 3—热电极 a —碰底型; b —不碰底型; c —露头型; d —帽型 常见铠装热电偶的外形结构 3.快速反应薄膜热电偶 用真空蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜装热电偶。如图,其热接点极薄 0.01~0.lμm 4 1 2 3 快速反应薄膜热电偶 1—热电极; 2—热接点; 3—绝缘基板; 4—引出线 因此,特别适用于对壁面温度的快速测量。安装时,用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。目前我国试制的有铁—镍、铁—康铜和铜—康铜三种,尺寸为 60×6×0.2mm;绝缘基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料纸等;测温范围在300℃以下;反应时间仅为几ms。 4.快速消耗微型热电偶 下图为一种测量钢水温度的热电偶。它是用直径为Φ0.05~0.lmm的铂铑10一铂铑30热电偶装在U型石英管中,再铸以高温绝缘水泥,外面再用保护钢帽所组成。这种热电偶使用一次就焚化,但它的优点是热惯性小,只要注意它的动态标定,测量精度可达土5~7℃。 1 4 2 3 5 6 7 8 9 11 10 快速消耗微型 1—刚帽; 2—石英; 3—纸环; 4—绝热泥;5—冷端; 6—棉花; 7—绝缘纸管; 8—补偿导线;9—套管; 10—塑料插座; 11—簧片与引出线 方法 冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法 四、冷端处理及补偿 原因 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差,为保证输出热电势是被测温度的单值函数,必须使冷端温度保持恒定; 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据,否则会产生误差。 1. 冰点槽法 把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里,使T0 0℃。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路,必须把连接点分别置于两个玻璃试管里,浸入同一冰点槽,使相互绝缘。 mV A B A’ B’ T C C’ 仪表 铜导线 试管 补偿导线 热电偶 冰点槽 冰水溶液 四、冷端处理及补偿 T0 2. 计算修正法 用普通室温计算出参比端实际温度TH,利用公式计算 例 用铜-康铜热电偶测某一温度T,参比端在室温环境TH中,测得热电动势EAB T,TH 1.999mV,又用室温计测出TH 21℃,查此种热电偶的分度表可知,EAB 21,0 0.832mV,故得 EAB T,0 EAB T,21 +EAB 21,T0 1.999+0.832 2.831 mV 再次查分度表,与2.831mV对应的热端温度T 68℃。 注意:既不能只按1.999mV查表,认为T 49℃,也不能把49℃加上21℃,认为T 70℃。 EAB T,T0 EAB T,TH +EAB TH,T0 3. 补正系数法 把参比端实际温度TH乘上系数k,加到由EAB T,TH 查分度表所得的温度上,成为被测温度T。用公式表达即 式中:T——为未知的被测温度; T′——为参比端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度; TH——室温; k——为补正系数,其它参数见下表。 例 用铂铑10-铂热电偶测温,已知冷端温度TH 35℃,这时热电动势为11.348mV.查S型热电偶的分度表,得出与此相应的温度T′ 1150℃。再从下表中查出,对应于1150℃的补正系数k 0.53。于是,被测温度 T 1150+0.53×35 1168.3(℃) 用这种办法稍稍简单一些,比计算修正法误差可能大一点,但误差不大于0.14%。 T= T′+ k T H S型 铂铑10-铂 热电偶分度表 温度T′/℃ 补正系数k 铂铑10-铂 S 镍铬-镍硅(K) 100 0.82 1.00 200 0.72 1.00 300 0.69 0.98 400 0.66 0.98 500 0.63 1.00 600 0.62 0.96 700 0.60 1.00 800 0.59 1.00 900 0.56 1.00 1000 0.55 1.07

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