仪表基础<06>

王天泽

看到@唐宋元明清的仪表基础系列，有一段时间没有更新了。
暂补上一次。



1、热偶，什么是热偶？
2、热偶的基本定律是什么？
3、热偶的结构构成有哪些？
4、热偶的使用，需要注意哪些因素？
5、在什么情况下，我们使用什么类型的热偶？





可能和之前的讨论方式有点变化，期望大家积极参与。
有付出就有回报，你参与，我奖励。

浪浪浪哥

基本测温元件

浪浪浪哥

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。

浪浪浪哥

热偶的基本定律是什么？
　1、热电偶均质导体定律
　　由同一种均质材料(导体或半导体)两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不发生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。可见，热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不均匀，由于温度梯存在，将会发生附加热电势。
　　2、热电偶中间导体定律
　　在热电偶回路中接入中间导体(第三导体)，只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。
　　应用:依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。
　　有人担心用铜导线连接热电偶冷端到仪表读取mV值，在导线与热电偶连接处发生的接触电势会使测量发生附加误差。根据这个定律，是没有这个误差的!
　　3、热电偶中间温度定律
　　热电偶回路两接点(温度为T、T0)间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。Tn称中间温度。
　　应用:由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系,当冷端温度不为0摄氏度时，不能利用已知回路实际热电势E(t,t0)直接查表求取热端温度值;也不能利用已知回路实际热电势E(t,t0)直接查表求取的温度值，再加上冷端温度确定热端被测温度值，需按中间温度定律进行修正。初学者经常不按中间温度定律来修正!
　　4、热电偶参考电极定律
　　这个定律是专业人士才研究、关注的，一般生产、使用环节的人士不太了解，仪器仪表世界网简单说明就是用高纯度铂丝做标准电极，假设镍铬-镍铬热电偶的正负极分别和标准电极配对，他们的值相加是等于这支镍铬-镍铬的值。

浪浪浪哥

结构图

浪浪浪哥

线路连接稳定，控制系统稳定抗干扰。垂直安装，避免漏水。根据具体环境定制，可以延长使用寿命。延长线是电偶同种材质，外套金属屏蔽，或聚四氟乙烯，一般有高温和常温几种。市面也有的是补偿线，材质和电偶不同，误差较大。特殊环境热电偶，使用寿命有限，根据环境不同寿命也不同。特别是还原性气氛，高温硫化气氛，磨损等都会降低电偶的寿命。总的说温度越高，环境越恶劣，寿命越低。在高温时最好不要取出热电偶，不要搬动。偶丝在高温下容易断裂。

浪浪浪哥

选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。
   1、测量精度和温度测量范围的选择
   使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶；要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶；使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶；250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。
   2、使用气氛的选择
   
   S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。
   3、耐久性及热响应性的选择
   线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。
   4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择
   运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。
   选型流程：型号--分度号—防爆等级—精度等级—安装固定形式—保护管材质—长度或插入深度

浪浪浪哥

gubai0348

1、热电偶：看名字就知道是由一对不同材质的导体焊接在一起形成的测温元件。
2、热电偶使用的基本原理就是：任一个导体两端在不同的温度环境中时就会在两端形成一个电势。基于以上原理如果两种不同材质的导体一端连接在一起，那么另一端因为材质不同，两个导体形成的电势就存在一定的差异，这个电势差是因为导线两端温度差引起的，且与温度差成一定的关系这就是SRBJK之类热电偶的基本原理，也就是说，如果热电偶的两端在同一个温度环境中，电势差就为0mV。
热电偶的测量过程
热电偶====补偿导线=====仪表===补偿电阻。

通过与热电偶同种材质的补偿导线，使热电偶相当于从测量环境延伸到仪表工作环境，这样仪表读到的就是仪表与热电偶测量端的温度差。仪表再通过补偿电阻读到仪表的工作环境温度，加上温度差就得到了热电偶测量温度。
热电偶常见的问题：
1、补偿导线：劣质设计单位或垃圾厂家在配置的时候会用一般导线替代补偿导线，当热电偶接线端与仪表环境温度不一致时测量出现偏差，判断：把热电偶取下后的连接线重新连接起来就是一个临时配置的热电偶，如果不能测量，则是普通连接线。
2、补偿电阻：有部分单位在配置仪表的时候会省略热电偶的补偿电阻（国产温度变送器等），仪表工作环境温度不稳定的热电偶使用场合，存在冬夏测量偏差不一致的时候可考虑是否被使用了手工设置温度值。一个补偿电阻可能上千元，可省厂家很多成本。
以上两个虽然不是仪表人员的问题，但使用存在问题的时候还是要找仪表人员的。尤其是有些单位只做热电偶的确认，而不做测温系统校准，这些问题就不一定能发现。
3、常见热电偶损坏的较多见（可从通断上测出），有误差的因传感器引起的不多见，插入深度或测量位置引起测量偏差的较多见（常被归类为热电偶测不准）。