聊聊TC热电偶|鸭脖娱乐

时间:2021-07-28 12:20 作者:鸭脖娱乐
本文摘要:温度,无论是在工业生产过程中还是在农业生产过程中,都属于一个非常宽泛而又最重要的指标。测量的温度信号用于各种温度传感器的构造,如热电偶、热电阻、热敏电阻等。 本文主要阐述热电偶的测量原理和类型,并说明热电偶的选择。什么是热电偶?当两个不同材料的导体或半导体(一般称为热点)在两端(接头A和B)键合形成电路时,当两端的接头为TATB时,电路中就不会有电动势。温差变化引起的电动势变化称为热电效应,这个电动势也称为热电势,如图1右图所示。

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温度,无论是在工业生产过程中还是在农业生产过程中,都属于一个非常宽泛而又最重要的指标。测量的温度信号用于各种温度传感器的构造,如热电偶、热电阻、热敏电阻等。

本文主要阐述热电偶的测量原理和类型,并说明热电偶的选择。什么是热电偶?当两个不同材料的导体或半导体(一般称为热点)在两端(接头A和B)键合形成电路时,当两端的接头为TATB时,电路中就不会有电动势。温差变化引起的电动势变化称为热电效应,这个电动势也称为热电势,如图1右图所示。因为热电势是由两种不同的导体材料产生的,所以也叫热电偶。

从热电偶的定义中,我们可以发现热电偶可以将温度转换成电信号,使得测量更加容易和简单。图1热电效应原理热电偶类型必须超过以下热电偶热电势产生的条件:1。

两种不同材料的导体或半导体;2.温差的产生,即TATB;当TA(称为测量端,也称为热端)的结温发生变化,TB(称为参比端,也称为冷端)保持恒温状态时,从热电势与温度的关系可以得出,这两种材料组成的热电偶分度表与两端结温差对应的电位差有关,因为热电势是指EAB(TA,TB)。然而,当温差完全相同但温度段不同时,相应的信号大小并不完全一致。

比如0 ~ 50和50 ~ 100的温差完全相同,但信号大小终究不完全相同。为了准确测量温度信号,一端的温度必须相同。一般来说,毕业表的TB一般为0。因此,理论上,任何两种导体都可以细化为热电偶,但不仅可以满足测量市场的需求,如测温精度、测温范围、测温暂态程度等。

很多热电材料的热电性能已经测试了很多年,经过100多年的发展,产品的规格和性能已经标准化。目前常用的热电偶有8种,s、r、b、e、t、j、k、n.其中s、r、b属于类金属材料制成的热电偶;e、t、j、k、n属于廉价金属材料制成的热电偶。对于与热电偶类型匹配的材料,可以在网上找到相应的数据。

对于不同型号的热电偶,它们有自己的测量拟合温度范围,这将在前面的选择中进一步解释。热电偶测量原理1。四热电偶基本经验定律:均质导体定律:同一种均质材料两端焊接形成开路时,无论导体两端及其截面的温度如何产生,都不会产生接触电势,但温差电势会相互抵消,总电势为零;中间导体定律:在热电偶电路中,只要中间导体两端的温度完全相同,中间导体的引入对热电偶电路的总电位没有影响;中温定律:热电偶(金属A和金属B)电路的两个触点(温度t,T0)之间的热电势等于温度t,Tn时热电偶的热电势与温度Tn,T0,Tn时热电势的代数和,称为中温。

参比电极定律:如果由两种导体和第三种导体组成的热电偶产生的热电动势未知,那么由这两种导体组成的热电偶产生的热电动势也是未知的。一般来说,当我们测量热电偶产生的热电势时,我们基本上引入了第三种材料的导体。

例如,当我们使用 一般来说,图2所示的非常简单的测量模型不会用于图3右图所示的测量模型。假设万用表上的温度完全相同,万用表上的热电势EAC不会相互偏移,也不会影响整个电路。整个电路的热电势由金属a和金属b制成的热电偶产生,然后万用表测得的电压为EAB(TA,TB),此时的TB称为外冷端。

可以解释为万用表测得的是TA和TB的温差之间的热电势。图3图3改进的测量模型中一个不合适的因素是万用表两端的温度在实际应用中不一定是等温的,不会导致电位差引起的测量误差。这导致了一个更好的模型,如图4的右图所示。根据平均导体定律,无论万用表上存在多大的温差,都会产生冷电位。

此时只需保证TC1、TC2和TB的温度处于相同的恒温条件下,整个模型测得的热电势电压EAB(TA,TB)就是TA和TB温差下的热电势。根据中间导体定律,图4中的优化模型可以进一步优化为图5,这样就很难发现右图模型测得的热电势对于整个系统来说是恒定的,仍然是EAB(TA,TB)。所以我们只需要保持后端连接的金属材料完全一致,需要精确测量等温区的温度TB,就可以得出温度TA的结论。

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图TC2修改后,2。冷端补偿如图5所示。需要告诉热电偶,热电势是EAB(TA,TB),热电势对应的是两个键合端的温差。

对于TB=0的量程内测量校准,由于自然环境因素,测量环境很少是0,但只要在测量过程中冷端保持在稳定的恒温环境,就需要进行温度补偿。根据中间温度定律,我们可以发现我们的冷端等于中间温度Tn,从中间温度Tn到0的热电势En0必须通过软件或硬件补偿到系统中。

用于测量我们设计的带有高精度热敏电阻或IC温度传感器的冷端温度,我们必须测量的实际温度TA必须通过如下换算才能准确获得。这种方法是软件补偿,它对于软件补偿的优势是需要兼容很多不同类型的热电偶进行测量。首先,Tn指的是测得的热电势en,它对应于合适的热电偶类型,加上必要的测得热电势EAn得到的EAB是对应于测量结束温度ta到0的热电势,然后对EA0进行排序,得到最终温度值TA。

补偿的目的是校正冷端温度TB0的影响。4.不同工业控制环境下热电偶的选择及其优缺点。对于不同的工业环境,温度测量范围和精度是不同的。

以下是对各种热电偶的电极材料和测温范围非常简单的说明,根据ITS-90国际温度标准不同。


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