首页 理论教育 实验原理和热电偶的焊接

实验原理和热电偶的焊接

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:导体A、B叫作热电偶的热电极。热电偶测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。由于实验室使用的热电偶材料不一定完全符合标准化文件所规定的材料及其化学成分,因此它的热电性质和允许偏差就不能与统一的热电偶分度表相一致。为此,一般实验室所使用的热电偶属于非标准化热电偶,它的分度必须标定。在实验室条件下,可将热电偶冷端置于冰点恒温槽中,使冷端温度恒定在0℃时进行测温,此法称冰浴法。

1.常用测温仪表及其工作原理

通常把测温仪表分为接触式与非接触式,前者温度传感器与被测介质直接接触,后者传感器不与被测介质接触。表2-1列出了各种温度计及其工作原理。

表2-1 温度计的分类及其工作原理

2.热电偶温度计工作原理

热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度,所以在工农业生产和科研工作中被广泛使用。

两种不同性质的导体(或半导体)A、B连接组成的闭合回路称之为热电偶,如图2-2所示。导体A、B叫作热电偶的热电极。当A、B相接的两个接点温度不同时,回路中就会产生热电势E,这一现象称为热电效应;早在1821年由塞贝克(Seebeck)所发现,所以又称之为塞贝克效应。热电偶的两个结点中,置于被测介质(温度为t)中的接点称为工作端或热端;温度为参考温度t0的一端称为参考端或冷端。

图2-2 热电偶闭合回路

图2-2所示的热电偶闭合回路中所产生的热电势E只与热电偶材料的性质和两端的温度有关,与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时,则热电势E就只与热电偶两端温度t和t0有关,即E=f(t,t0)。如果冷端的温度t0保持不变,则两端之间热电势E的大小就可以用来表示热端温度的高低。通常将热电偶冷端放置于冰点恒温槽中,使冷端温度t0恒定在0℃进行测温。

3.热电偶的焊接

热电偶测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后,焊接点宜小,其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接方法可以采用点焊、对焊,如图2-3(a)和(b)所示;也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊,称为绞状点焊,如图2-3(c)所示,但绞缠圈数不宜超过2~3圈。

图2-3 热电偶的热接点

热电偶两热电极要很好地绝缘,以防短路。如果热电偶热电极是裸线,通常都要用绝缘管套在导线上进行绝缘。

热电极的极性可以这样确定:测量端失去电子的热电极为正极,得到电子的热电极为负极。在热电势符号EAB(t,t0)中,规定列在首位的是正极,列在第二位的是负极,如铜康铜热电偶,正极是铜,负极是康铜;铂铑10 铂热电偶,正极是铂铑合金,负极是纯铂。

4.热电偶的标定

由于实验室使用的热电偶材料不一定完全符合标准化文件所规定的材料及其化学成分,因此它的热电性质和允许偏差就不能与统一的热电偶分度表相一致。为此,一般实验室所使用的热电偶属于非标准化热电偶,它的分度必须标定。热电偶标定时可以采用不同的二次仪表进行标定,二次仪表有毫伏表、电位差计、数据采集仪等。采用不同的二次仪表使用的冷端温度补偿方式不同,常用的冷端温度补偿方式有以下几种。

1)冷端温度校正法(计算法

如果某介质的温度为t,用热电偶进行测量,其冷端温度为t0,测得的热电势为EAB(t,t0)。根据中间温度定律,有即把测得的热电势EAB(t,t0)加上视为作热端时热电偶的热电势EAB(t0,0),测得实际温度下的热电势EAB(t,0),然后通过分度表(此表是按冷端温度为零度制出的)查得被测温度值。利用数据采集仪进行标定,即采用该冷端温度补偿法。二次仪表自带冷端温度补偿,直接显示被测温度。

2)补偿导线法

为了使热电偶的冷端温度保持恒定,可把热电偶加长,使冷端远离热端,并连同测量仪表一起置于恒温或温度波动较小的地方(如集中控制室)。一般是用某种导线将热电偶冷端延伸,此导线称为补偿导线,是廉价金属制成的。

3)仪表机械零点调整法

如果热电偶冷端温度比较恒定,与之配套的显示仪表机械零点调整又比较方便,则可采用此法。预先测知热电偶冷端温度t0,然后将仪表的机械零点从0℃调至t0处,这相当于在输入热电偶电势之前,先给仪表输入电势EAB(t0,0),使输入仪表的电势相当于EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=EAB(t,0),所以仪表的指针就指出热端的温度t。应当注意,当冷端温度变化时,需要重新调整仪表的机械零点,此法适宜冷端温度稳定的场合。

4)冰浴法

在实验室条件下,可将热电偶冷端置于冰点恒温槽中,使冷端温度恒定在0℃时进行测温,此法称冰浴法。如图2- 4所示,将热电偶的参考端置于冰点恒温槽中,因冰水混合物的温度是0℃,所以冷端的温度为0℃。

5)补偿电桥法

补偿电桥法是采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。

图2-4 热电偶的测温线路

标定热电偶就是把放置在同一热源处的标准温度计与热电偶反映出来的温度一一对应起来,绘制成tt曲线或写成tt对照表格。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈