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热电偶测温回路的5个定律

文字:[大][中][小] 发布时间:2017-8-29  浏览次数:1527
利用热电偶进行温度测量时,热电偶仅是一种温度敏感元件,整个测量回路中还包括补偿导线、连接导线和测量热电势的显示仪表等,要正确应用热电偶进行温度测量,就必须搞清楚回路中存在的5个定律。
  
  根据热电偶测温原理可以引出热电偶测温回路的5个定律,:这5个定律在实际测温应用中十分重要,它们分别是:
  
  (1)均质导体定律;
  
  (2)中间导体定律;
  
  (3)参考电极定律;
  
  (4)连接导体定律;
  
  (5)中间温度定律。
  
  91.什么是均质导体定律?
  
  均质导体定律是指由一种均质导体(或半导体)组成的闭合回路,不论导体(或半导体)的截面和长度如何,以及各处的温度如何,都不能产生热电势。
  
  根据均质导体定律可以推论以下3点应引起注意:
  
  (1)热电偶必须由两种不同材质的导体构成;
  
  (2)如果热电偶是由两种均质导体组成,则热电偶的热电势仅与两接点间的温度差有关,而与热电极的粗细、长短和几何形状无关,也与沿热电极的温度分布无关。
  
  (3)如果热电偶的热电极是非均质导体,则相当于不同性质的热电极构成不同的热电偶,在不均匀温场测温时将会造成测温误差。
  
  从第(3)也可以知道:热电极材料的均质性是保证热电偶测量精度的重要指标。
  
  92.什么是中间导体定律?
  
  要用热电偶进行测量,就必须在闭合回路中接人测量仪表及连接导线,即接人第三种金属,此时,热电偶回路中的热电势是否受第#种金属接入的影响呢?
  
  中间导体定律是指在热电偶回路中接入第三种金属材料,只要这第三种金属材料两端的温度相同,热电偶产生的热电势会保持不变,不会受到影响。
  
  中间导体的应用:
  
  根据中间导体定律,使我们在热电偶回路中引人各种仪表和连接导线及采用各种方法来焊接热电偶,只要保证中间导体本身两端温度相同,就不会影响到热电偶的热电势值。
  
  93.什么是参考电极定律?
  
  参考电极是指将热电极C作为参考电极(也称标准电极),若已知参考电极C与各热电极A和B组合配对的热电势,^(7\7;),£%(7\7;)则可利用公式(5-2)可求出热电极回路中的热电势£AB(r,r。).。
  
  Eab(T,T0)=Eac(T,T0)-Ebc(T,T0)(5-2)式中:■EAB(r,r。)——A,B两热电极,在接点温度T,T0时的热电势;
  
  一在接点温度为U。时,热电势A,B分别么BC(770).
  
  与参考电极c配对时的热电势。
  
  例:镍铬-铂热电偶的热电势值五(900,0)=29.315mV,镍硅-铂热电偶的热电势值五(900,0)=-8.010mV,求镍铬-镍硅热电偶在900T;时的热电势是多少?
  
  解圓
  
  IVT•
  
  (1)设镍铬电极为A,镍硅电极为B,铂电极为C。即£AC(900,0)=29.315mV,£BC(900,0)=-8.010mV。
  
  (2)代入式(5-2)
  
  £ab(900,0)=£ac(900,0)-£BC(900,0)
  
  =29.315-(-8.010)
  
  =37.325mV
  
  参考电极定律的应用:
  
  (1)应用参考电极定律可以大大简化热电偶的选配工作而不需要逐个检定,这对研究各种热电偶特性是一个重要的方法。
  
  (2)由于纯铂丝易提纯,熔点较高,物理化学性质稳定,因此,通常用纯铂丝作为参考电极
  
  什么是连接导体定律?
  
  连接导体定律是指热电偶回路,如果热电极A,B分别与连接导线A',B'相接,接点的温度分别则回路的总热电势等于热电偶的热电势与连接导线的热电势的代数和,可由式(5-3)表7K:
  
  EABB,A,(T’I\’T0)=EAB(T’TJ+
  
  EA’AK’T0)(5-3)
  
  连接导体定律有什么实际应用?
  
  连接导体定律为热电偶在工业测温中,应用补偿导线提供了理论基础。因为,只要选配了热电偶电特性相同的补偿导
  
  线,就可使热电偶的参考端远离热源而不影响热电偶的测温准确性。
  
  什么是中间温度定律?
  
  中间温度定律是指热电偶回路中(见图5-4),若A与A',B与b'的材料相同,接点的温度分别为r,r„,r。,其中r为测量温度,r。为0^:,而7;为中间温度。则热电偶在接点T,T0的热电势五AB(r,r。)等于热电偶在接点T,Tn和r„,r。的两个热电势的代数和,可由式(5-4)表示:
  
  EAB(T,Tn,T0)=E,S(T,TJ+Eab(1\,T0)(5-4)
  
  中间温度定律有什么实际应用?
  
  中间温度定律为热电偶分度表的使用奠定了理论基础。
  
  根据这一定律,只要知道参考端为ot时的热电势与温度的关系五(r。,r)和£(r。,r„),则参考端温度不等于ot的热电势五(r,r„)可按式(5-4)求出,反之,若知参考端为ot时的热电势五(r,%),£;(r„,r。),则可通过式(5-4)求出参考端温度为ot的热电势£(r,r。)。
  
  例:用k型热电偶测量的实际温度为r=800T,参考端温度7;=301,求直流电位计所测得的电势值£(r,rj是多少?
  
  解:查k型分度表
  
  E(T,T0)=£(800,0)=33.275mVE(Tn,T0)=£(30,0)=1.203mV
  
  则:
  
  E(T,TJ=E(T,T0)-E(Tn,T0)
  
  =33.275-1.203=32.072mV
  
  答:直流电位计所测得电势值E(r,rj为32.072mv。
  
  98.热电偶由哪些部分组成?
  
  热电偶一般由热电极1,测量端2,绝缘管3,保护管4,接线
  
  热电偶的品种有多少?
  
  到目前为止,世界上研究和使用过的热电偶总计有300多种,而在生产和科研中广泛使用的有50多种。这50多种中包括IEC推荐的标准化热电偶8种,低温测量用热电偶10种,可在氧化气氛中使用的热电偶3种,可在真空及惰性气氛中使用的热电偶3种,可在还原气氛中使用的热电偶7种等。
  
  热电偶的分类方法有哪几种?
  
  热电偶的品种很多,一般可按以下方法来分类。
  
  (1)按热电极材料不同可分为:
  
  a.贵金属热电偶;
  
  b.廉金属热电偶;
  
  c.贵-廉金属混合式热电偶;
  
  d.难溶金属热电偶;
  
  e.非金属热电偶。
  
  (2)按测量温度不同可分为:a•高温热电偶(1000~3000)b.中温热电偶(0~1000)t;c•低温热电偶(-100~0)1;
  
  d.超低温热电偶(_273~-100)t。
  
  (3)按结构不同可分为:
  
  a.普通热电偶;
  
  b.铠装热电偶;
  
  c.薄膜热电偶;
  
  d.各种专用热电偶。
  
  (4)按用途可分为:
  
  a.标准热电偶;
  
  b.王业用热电偶。
  
  (5)按工业标准化情况可分为:
  
  a.标准化热电偶;
  
  b.非标准化热电偶。
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