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熱電偶常見種類及優(yōu)缺點(diǎn)介紹
熱電偶常見種類及優(yōu)缺點(diǎn)介紹
常見種類
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類,。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差,、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,，它有與其配套的顯示儀表可供選用,。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表,，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量,。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),，并S,、B、E,、K,、R、J,、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶,。
熱電偶分度號(hào) | 熱電極材料 | |
正極 | 負(fù)極 | |
S | 鉑銠 10 | 純鉑 |
R | 鉑銠 13 | 純鉑 |
B | 鉑銠 30 | 鉑銠 6 |
K | 鎳鉻 | 鎳硅 |
T | 純銅 | 銅鎳 |
J | 鐵 | 銅鎳 |
N | 鎳鉻硅 | 鎳硅 |
E | 鎳鉻 | 銅鎳 |
從理論上講,，任何兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測(cè)溫元件,，對(duì)它的要求是多方面的,。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測(cè)量精度,，并不是所有材料都能組成熱電偶,，一般對(duì)熱電偶的電極材料，基本要求是：
1,、在測(cè)溫范圍內(nèi),，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而變化,，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性,，不易氧化或腐蝕；
2,、電阻溫度系數(shù)小,，導(dǎo)電率高，比熱??；
3、測(cè)溫中產(chǎn)生熱電勢(shì)要大,，并且熱電勢(shì)與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系,；
4、材料復(fù)制性好,，機(jī)械強(qiáng)度高,，制造工藝簡單，價(jià)格便宜,。
熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷,，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響,，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,，因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān),，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器,。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有*的響應(yīng)速度,，可以測(cè)量快速變化的過程,。
溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中zui為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中,，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能,。
溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻,、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器,。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸,，又稱溫度計(jì),。
溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度,。一般測(cè)量精度較高,。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布,。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體,、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì),、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì),、電阻溫度計(jì),、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè),、農(nóng)業(yè),、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì),。隨著低溫技術(shù)在*,、空間技術(shù)、冶金,、電子,、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究,，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展,，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì),、聲學(xué)溫度計(jì),、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì),、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好,。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件,，可用于測(cè)量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。
非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸,，又稱非接觸式測(cè)溫儀表,。這種儀表可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對(duì)象的表面溫度,，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布,。zui常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表,。輻射測(cè)溫法包括亮度法(見光學(xué)高溫計(jì)),、輻射法(見輻射高溫計(jì))和比色法(見比色溫度計(jì))。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度,、輻射溫度或比色溫度,。只有對(duì)黑體(吸收全部輻射并不反射光的物體)所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度,，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正,。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài),、涂膜和微觀組織等有關(guān),，因此很難測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或控制某些物體的表面溫度,，如冶金中的鋼帶軋制溫度,、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度,。在這些具體情況下,，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制,，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔,。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正,，zui終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度,。zui為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射,，從而提高有效發(fā)射系數(shù)：式中ε為材料表面發(fā)射率,，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量,，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法,。通過計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù),。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度(即介質(zhì)溫度)進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。
非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,，因而對(duì)zui高可測(cè)溫度原則上沒有限制,。對(duì)于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測(cè)溫方法,。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,，輻射測(cè)溫逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展，700℃以下直至常溫都已采用,，且分辨率很高,。
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