热电偶传感器的应用与发展

热电偶传感器的应用与发展 一、 引文 1. 工作原理 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。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/℃。所谓的热电效应，是指当受热物体中的电子（洞），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。热电偶是将两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端），接线端子端叫冷端。当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值。电动势随温度升高而增长。 由于热电偶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。但是，热电偶只产生毫伏（mV）级输出，且需冷接点补 偿（CJC）技 术 ，延 长时需补 偿 导线。 2. 补 偿 原理 利用热电偶传感器测量温度时，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，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 。 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）为冷端温度为0℃时，热电偶电势输出；EAB(t，tn)为冷端温度为tn℃时，热电偶电势输出； EAB(tn，0)为冷端补 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 。 图 1 热 电 偶 原 理 图 3. 结 构 与 分 类 工 业 热 电 偶 作 为 测 量 温 度 的 传 感 器 ，通 常 和 显 示 仪 表 、记 录 仪 表 和 电 子 调 节 器 配 套 使 用 ，它 可 以 直 接 测 量 各 种 生 产 过 程 中0~1800℃ 范 围 的 液 体 、 蒸 汽 和 气 体 介 质 以 及 固 体 表 面 的 温度 。 装 配 式 热 电 偶 是 由 感 温 元 件 （ 热 电 偶 芯 ）、 不 锈 钢 保 护 管 ...