熱電偶是熱工監(jiān)測與測試的計(jì)量工具,發(fā)揮著重要的作用。在當(dāng)前的生產(chǎn)工藝流程中,檢測技術(shù)及其用具越來越重要,尤其在對(duì)各種產(chǎn)品與構(gòu)件進(jìn)行無損擦傷、測量與計(jì)量方面,陶瓷熱電偶作用功不可沒,對(duì)于提高質(zhì)量與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是不可或缺的。
一、簡單介紹一下熱電偶傳感器
熱電偶是一種感溫元件,是一種儀表。它直接測量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢信號(hào),通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱電偶分度表;;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。 在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測溫時(shí),可接入測量儀表,測得熱電動(dòng)勢后,即可知道被測介質(zhì)的溫度。
熱電偶傳感器的工作原理:兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對(duì)于熱電偶的熱電勢,應(yīng)注意如下幾個(gè)問題: 1:熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù); 2 :熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí),與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān); 3:當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進(jìn)熱電偶的熱電勢***是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
二、熱電偶好壞的判斷方法
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。熱電偶在用過一段時(shí)間后,肯定會(huì)有磨損,甚至可能是損壞,一般熱電偶的好壞與它里面的熱電偶線(絲)有關(guān),但怎樣去判斷偶線的好壞,就這問題簡單的探討一下。首先確定熱電偶線的外觀沒有問題,是好是壞,得通過檢測才能確定。
將待測熱電偶線穿上熱電偶專用的瓷套管,和標(biāo)準(zhǔn)鉑銠熱電偶一起放入管式電爐中,將熱端插入管式電爐中的一個(gè)多孔的均熱用的金屬鎳制成的圓柱體中。將各自的補(bǔ)償導(dǎo)線的冷端放入由冰水混合物保持的零攝氏度的容器中。
將管式電爐保持在該熱電偶的許用***高溫度,并穩(wěn)定保持這個(gè)范圍。這時(shí)候用經(jīng)過檢測合格的惠司登電位差計(jì),測出標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和待測熱電偶產(chǎn)生的熱電勢差并記錄。
根據(jù)記錄的熱電勢差即可判斷熱電偶的好壞,查分度表查出各自對(duì)應(yīng)的溫度,如果待測熱電偶超差,可以判定為不合格。
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