
求一:热电偶温度传感器实验报告 很急
、热电偶测温基本原理 将两同材料的导半导体A和B连接,构成一个闭合回路,就构成热电偶。
如图1所示。
温度t端为感温端称为测量端, 温度t0端为连接仪表端称为参比端或冷端,当导体A和B的两个执着点t和t0之间存在温差时,就在回路中产生电动势EAB(t,t0), 因而在回路中形成电流,这种现象称为热电效应.这个电动势称为热电势,热电偶就是利用这一效应来工作的.热电势的大小与t和t0之差的大小有关.当热电偶的两个热电极材料已知时,由热电偶回路热电势的分布理论知热电偶两端的热电势差可以用下式表示: EAB(t,t0)=EAB(t)-EAB(t0) 式中 EAB(t,t0)-热电偶的热电势; EAB(t)-温度为t时工作端的热电势; EAB(t0)-温度为t0时冷端的热电势。
从上式可看出!当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,因此,只要测出EAB(t,t0)和知道EAB(t0)就可得到EAB(t),将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得测量端温度t值。
要真正了解热电偶的应用则不得不提到热电偶回路的几条重要性质: 质材料定律:由一种均质材料组成的闭合回路,不论材料长度方向各处温度如何分布,回路中均不产生热电势。
这条规律要求组成热电偶的两种材料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势,从而因热电偶材料不均引入误差。
中间导体定律:在热电偶回路中插入第三种(或多种)均质材料,只要所插入的材料两端连接点温度相同,则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表,只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成,也可以借用均质等温的导体加以连接。
中间温度定律:两种不同材料组成的热电偶回路,其接点温度分别为t和to时的热电势EAB(t,to)等于热电偶在连接点温度为(t,tn)和(tn,to)时相应的热电势EAB(t,tn)和EAB(tn,to)的代数和,其中tn为中间温度。
该定律说明当热电偶参比端温度不为0℃时,只要能测得热电势EAB(t,to),且to已知,仍可以采用热电偶分度表求得被测温度t值。
连接导体定律:在热电偶回路中,如果热电偶的电极材料A和B分别与连接导线A1和B1相连接(如下图所示),各有关接点温度为t,tn和to,那么回路的总热电势等于热电偶两端处于t和tn温度条件下的热电势EAB(t,tn)与连接导线A1和B1两端处于tn和to温度条件的热电势EA1B1(tn,to)的代数和。
中间温度定律和连接导体定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。
二、各种误差引起的原因及解决方式 2.1 热电偶热电特性不稳定的影响 2.1.1 玷污与应力的影响及消除方法 热电偶在生产过程中,偶丝经过多道缩径拉伸在其表面总是受玷污的,同时,从偶丝的内部结构来看,不可避免地存在应力及晶格的不均匀性。
因淬火或冷加工引入的应力,可以通过退火的方法来基本消除,退火不合格所造成的误差,可达十分之几度到几度。
它与待测温度及热电偶电极上的温度梯度大小有关。
廉金属热电偶的偶丝通常以“退火”状态交付使用,如果需要对高温用廉金属热电偶进行退火,那么退火温度应高于其使用温度上限,插入深度也应大于实际使用的深度。
贵金属热电偶则必须认真清洗(酸洗和四硼酸钠清洗)和退火,以清除热电偶的玷污与应力。
2.1.2 不均匀性的影响 一般来说热电偶若是由均质导体制成的,则其热电势只与两端的温度有关,若热电极材料不是均匀的,且热电极又处于温度梯度场中,则热电偶会产生一个附加热电势,即“不均匀电势”。
其大小取决于沿热电极长度的温度梯度分布状态,材料的不均匀形式和不均匀程度,以及热电极在温度场所处的位置。
造成热电极不均匀的主要原因有:在化学成分方面如杂质分布不均匀,成分的偏析,热电极表面局部的金属挥发,氧化或某金属元素选择氧化,测量端在高温一的热扩散,以及热电偶在有害气氛中受到玷污和腐蚀等。
在物理状态方面有应力分布不均匀和电极结构不均匀等。
在工业使用中,有时不均匀电势引起的附加误差竟达30℃这多,这将严重地影响热电偶的稳定性和互换性,其主要解决方式就是对其进行检验,只使用在误差允许范围内的热电偶。
2.1.3 热电偶不稳定性的影响 不稳定性就是指热电偶的分度值随使用时间和使用条件的不同而起的变化。
在大多数情况下,它可能是不准确性的主要原因。
影响不稳定性的因素有:玷污,热电极在高温下挥发,氧化和还原,脆化,辐射等。
若分度值的变化相对地讲是缓慢而又均匀的,这时经常进行监督性校验或根据实际使用情况安排周期检定,这样可以减少不稳定性引入的误差。
2.2 参考端温度影响及修正方法 热电偶的热电动势的大小与热电极材料以及工作端的温度有关。
热电偶的分度表和根据分度表刻度的温度显示仪表都是以热电偶参考端温度等于0℃为条件的。
在实际使用热电偶时,其冷端温度(参考端) 不但不为0 ℃,而且往往是变化的,测温仪表所测得的温度值就会产生很大误差,在这种情况下,我们通常采用如下方法来修正。
2.2.1 热电势补正法 由中间温度定律可知,参考端温度为tn时的热电势EAB(t,tn)=EAB(t,t0)-EAB(tn,t0)。
所以,用常温下的温度传感器,只要测出参比端的温度tn,然后从对应电偶的分度表中查出对应温度下的热电势E(tn,t0),再将这个热电势与所实测的E(t,tn)代数相加,得出的结果就是热电偶参比端温度为0度时,对应于测量端的温度为t时的热电势E(t,t0)最后再从分度表中查得对应于E(t,0)的温度,这个温度就是热电偶测量端的实际温度t。
在计算机应用日益广泛的今天,可以利用软件处理方法,特别是在多点测量系统或高温测控中,采用这种方法,可很好的解决参比端温度的变化问题,只要随时准确的测出tn,就可以准确得到测量端温度。
同时还充分应用了对应热电偶的分度表,并对非线性误差得到了校正,而且适应各种热电偶。
2.2.2 调仪表起始点法 由于仪表示值是EAB(tn,t0)对应于热电势,如果在测量线路开路的情况下,将仪表的指针零位调定到tn处,就当于事先给仪表加了一个电势EAB(tn,t0),当用闭合测量线路进行测温时,由热电偶输入的热电势EAB(tn,t0)就与EAB(t,tn)叠加,其和正好等于EAB(t,t0)。
因此对直读式仪表采用调仪表起始点的方法十分简便。
2.2.3 补偿导线 采用补偿导线把热电偶的参考端延长到温度较恒定的地方,再进行修正。
从本质上来说它并不能消除参考端温度不为0℃时的影响,因此,还应该与其它修正方法结合才能将补偿导线与仪表连接处的温度修正到0℃。
此时参考端己变为一个温度不变或变化很小的新参考端。
此时的热电偶产生热电势己不受原参考端温度变化影响, EAB ( T、T10 ) 是新参考端温度T10 (不等于℃) ,且T10 为一常数时所测得热电势, TAB( T、T10 ) 是参考端温度T0 = 0 ℃时,工作端为T10时所测得热电势(热电偶分度表中可查出) 。
使用补偿导线时,不仅应注意补偿导线的极性,还应特别注意不要错用补偿导线,同时应注意补偿导线与热电偶连接处的两端温度保持相等,且温度在0-100℃(或0-150℃)之间,否则要产生测量误差。
2.2.4 参考端温度补偿器 补偿器是一个不平衡电桥,电桥的3 个桥臂电阻是电阻温度系数很小的锰铜丝绕制的。
其阻值基本上不随温度变化而变化,并使R1 = R2 =R3 = 1Ω。
另一个桥臂电阻Rt 是由电阻温度系数较大的铜绕制而成,并使其在20 ℃时Rt = R1 =1Ω ,此时电桥平衡,没有电压输出,当电桥所处温度发生变化时, Rt 的阻值也随之改变,于是就有不平衡电压输出,此输出电压用来抵消参考端温度变化所产生的热电势误差,从而获得补偿。
(注:我国也有以0℃作为平衡点温度的)当温度达到40℃(即计算点温度)时桥路的输出电压恰好补偿了热电偶参比端温度偏离平衡点温度而产生的热电势变化量。
对电子电位差计,其测量桥路本身就具有温度自动补偿的功能,使用时无需再调整仪表的温度起始点。
除了平衡点和计算点外,在其他各参比端温度值时只能得到近似的补偿,因此采用冷端补偿器作为参比端温度的处理方法会带来一定的附加误差。
2.3 传热及热电偶安装的影响 由于热电偶测温是属于接触式测量,当热电偶插入被测介质时,它要从被测介质吸收热量使自身温度升高,同时又以热辐射方式和热传导方式向温度低的地方散发热量,当测量端各外散失的热量等于自气流中吸收的热量时即达到动态平衡,此时热电偶达到了稳定的示值,但并不代表气流的真实温度,因为测量端环境散失的热量是由气流的加热来补偿,也就是说测量端与气流的热交换处于不平衡状态,因此,它们的温度也不可能具有相同的数值。
测量端与环境的传热愈强,测量端的温度偏离气流温度也愈大。
2.3.1 热辐射误差 热辐射误差产生的原因是热电偶测量端与环境的辐射热交换所引起的,这是热电偶与气流之间的对流换热不能达到热平衡的结果。
减少辐射误差的办法,一是加剧对流换热,二是削弱辐射换热。
具体方法有: 尽量减少器壁与测量端的温差,即在管壁铺设绝热层; 在热电偶工作端加屏蔽罩; 增大流体放热系数,即增加流速,加强扰动,减小偶丝直径或使热电极与气流形成跨流等。
2.3.2 导热误差 在测量高温气流的温度时,由于沿热电偶长度存在温度梯度,故测量端必然会沿热电极导热,使得指示温度偏离实际温度。
导热量相差越多,相应的误差就越大,因此凡能加剧对流和削弱导热的因素都可以用来减少导热误差。
具体方法有: 增加L\\\/d; 将热电偶垂直安装改成斜装或弯头处安装,安装时应注意使热电偶的端对着气流方向,并处在流速最大的位置上; 选用热电偶和支杆导热系数较小的材料。
2.4 测量系统漏电影响 绝缘不良是产生电流泄漏的主要原因,它对热电偶的准确度有很大的影响,能歪曲被测的热电势,使仪表显示失真,甚至不能正常工作。
漏电引起误差是多方面的,例如,热电极绝缘瓷管的绝缘电阻较差,使得热电流旁路。
若电测设备漏电,也能使工作电流旁路,使测量产生误差。
由于测量热电势的电位差计都是低电阻的,因此它对绝缘电阻的要求并不高,影响热电势测量的漏电主要是来处被测系统的高温,因为热电偶保护管和热电极的绝缘材料的绝缘电阻将随着温度升高而下降,我们通常所说的铠装热电偶的“分流误差”就属这类情况。
一般是采用接地或其它屏蔽方法。
对铠装热电偶的分流误差我们通常是以增大其直径;增加绝缘层厚度;缩短加热带长度;降低热电偶的电阻值等方法来降低误差的。
2.5 动态响应误差 热电偶插入被测介质后,由于本身具有热惰性,因此不能立即指示出被测气流的温度,只有当测量端吸、放热达到动态平衡后才达到稳定的示值。
在热电偶插入后到示值稳定之前的整个不稳定过程中,热电偶的瞬时示值与稳定后的示值存在着偏差,这时热电偶除了有各种稳定的误差外,还存在由热电偶热惰性引入的偏差,即动态响应误差。
克服这类误差的方法,一是确定动态响应误差,予以修正;二是将动态响应误差减少到允许要求的范围之内,此时可认为T测=T气。
2.6 短程有序结构变化(K状态)的影响 K型热电偶在250-600℃范围内使用时,由于其显微结构发生变化,形成短程有序结构,因此将影响热电势值而产生误差,这就是所谓的K状态。
这是Ni-Cr合金特有的晶格变化,当WCr在5%-30%范围内存在着原子晶格从有序至无序为。
由些引起的误差,因Cr含量及温度的不同而变化。
一般在800℃以上短时间热处理,其热电特性即可恢复。
由于K状态的存在,使K型热电偶检定规程中明文规定检定顺序:由低温向高温逐点升温检定。
而且在400℃检定点,不仅传热效果不佳,难以达到热平衡,而且,又恰好处于K状态误差最大范围。
因此,对该点判定合格与否时应很慎重。
Ni-Cr合金短程有序结构变化现象,不仅存在于K型,而且,在E型热电偶正极中也有此现象。
但是,作为变化量E型热电偶仅为K型的2\\\/3。
总之,K状态与温度、时间有关,当温度分布或热电偶位置变化时,其偏差也会发生很大变化。
故难以对偏差大小作出准确评价。
三、小结 通过对热电偶原理及误差来源的总结,对以热电偶温度计量误差情况有了系统认识,得出了一些结论。
热电偶的不稳定性、不均匀性、参考端温度变化、热传导以及热电偶安装使用不当会引起测量误差,有一些是由于加工制造过程中,或是测量系统及仪器本身存在的误差,还有一些则是人为造成的,对这一部分只要我们细心并对热电偶的特性有一定的了解则是可以避免的。
热电偶式温度传感器的原理
人们发现两根不同的金属线组成的闭合环路中,如果有一个接头被加热,环路里就会发生电流,两个接头的温度差越大,电流越强,根据这个道理,人们造出了热电偶式温度传感器
热电偶,PT100温度传感器分别有什么优点和缺点,应用在哪方面
热电偶的温度范围比PT100高,热电偶两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
不同材料的热电偶测温范围不同。
特点是装配简单,更换方便压簧式感温元件,抗震性能好 ,测量范围大 ,机械强度高,,耐压性能好,耐高温可达2400度PT100多数是测-200℃ 至 650℃ 的范围。
温度不高用PT100就可以了
说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点
薄膜热电偶式温度传感器的主要特点是方便测量固体表面的温度。
其它特点都是捎带的。
热电偶温度传感器工作原理
热电偶是一温元件,是一次仪表。
它直接温度,并把温度信转换成热电动势,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。
两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶小的时候,家长常常会拿你和别家的孩子比较,不管你是什么样子的,总有一个别具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。
因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。
热电偶温度传感器的工作原理两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,小的时候,家长常常会拿你和别家的孩子比较,不管你是什么样子的,总有一个别在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补
求一:热电偶温度传感器实验报告 很急
热电偶温度传感器实验报告那可多了去了,你要哪种
测温元件的检定记录
还是材质报告
还是生产过程检验报告
你可以给个邮箱我发给你
1.请说出你认识的温度传感器的种类,并说出热电偶的封装类型。
2.还有压电传感器的应用有哪些。
1、温度传感器目前有很多种,主流用到的是接触式热电偶和红外传感器。
这2个传感器里因材料、工艺、结构的差异又分很多种。
建议你到卖热电偶和红外传感器元件的网站上去看看,种类很多的。
接触式热电偶类的主要以国产为主,红外的主要以国外的为主。
2、压电传感器,种类也很多,如:压电加速度传感器、压电速度传感器、压电位移传感器、压电传声器等等,同时因为材料、输出信号的类型、工艺的不同也分很多种,如:压电加速度传感器,有电荷型输出、电压型输出等。
同样建议去出售压电传感器的网站上看看。
目前国内在压电传感器方面做的很好了,在世界上也有一席之地。
温度传感器与热电偶有何异同?
热电阻和热电偶是温度传感器最常用的感温元件。
热电偶温度传感器工作原理是两种不同金属接触面两端在不同温度时产生不同微弱电压,经放大电路来测量温度,主要用于测量高温。
热电阻温度传感器的工作原理是电阻值随着温度变化,主要用于测量微小的温度变化。
当我们想要测量温度的时候,应当如何选择这两种温度传感器呢
首先看测温范围。
热电阻和热电偶各有适宜的测温范围,根据实际测温点的温度及温度梯度分布情况酌情选择传感器。
高温测量通常选择热点偶,中低温则选择热电阻。
其次结合现场环境状况,尤其是要考虑现场电磁兼容性能,各种杂波、谐波、差模和共模干扰信号的情况。
当使用热电偶温度传感器时因温差热电势属于较微弱的电信号,易受干扰从而引入测量误差,而热电阻温度传感器因为是电流信号不易受干扰,而且又因为有三线制、四线制等可以进一步减少测量的系统误差,所以热电阻在满足测量范围的前提下还具有抗干扰性能强的优势,还没有热电偶的冷端补偿问题的麻烦。
另外,现场一般在测温点都是将热电阻温度传感器接到变送器上再输出给二次仪表,不怕线路长造成信号衰减,而且不必使用造价较高的补偿导线,而热电偶温度传感器则需要使用补偿导线,这些情况下均适宜使用热电阻。
当然热电阻的阻值随温度而非线性变化会引入系统误差,而且热电阻的热惯性略显大些,不能够较好的跟踪温度快速和大幅度的变化。
为避免系统误差过大,接入的二次仪表出的分辨率不宜过大。
再次由于热电阻温度传感器的校准简单,其所校准点只有零点和100度时对应的电阻值,校准设备简单,校准时间很短。
而热电偶温度传感器的校准由于升温和退温的缓慢性,使热偶的校准不仅时间漫长,设备复杂,且对环境的要求也很严格。
因此在测介质温度符合热电阻的使用条件下,应当首先使用热电阻温度传感器。



