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关于湖南热电偶的工作原理解析

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关于湖南热电偶的工作原理解析

发布日期:2018-06-06 00:00 来源:http://www.nmrdo.com 点击:

  关于湖南热电偶的工作原理解析


  湖南热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:


  ①测量精度高。因湖南热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。


  ②测量范围广。常用的湖南热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊湖南热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。


  ③构造简单,使用方便。湖南热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。


  1.湖南热电偶测温基本原理


  将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。湖南热电偶就是利用这一效应来工作的。


  2.湖南热电偶的种类及结构形成


  (1)湖南热电偶的种类


  常用湖南热电偶可分为标准湖南热电偶和非标准湖南热电偶两大类。所调用标准湖南热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的湖南热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化湖南热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化湖南热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化湖南热电偶


  我国从1988年1月1日起,湖南热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T(即分度号)七种标准化湖南热电偶为我国统一设计型湖南热电偶。


  (2)湖南热电偶的结构形式为了保证湖南热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:


  ①组成湖南热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;


  ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;


  ③补偿导线与湖南热电偶自由端的连接要方便可靠;


  ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。


  3.湖南热电偶冷端的温度补偿


  由于湖南热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省湖南热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把湖南热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,湖南热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使湖南热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。


  在使用湖南热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与湖南热电偶连接端的温度不能超过100℃。


  例如:S型湖南热电偶)铂铑10-铂湖南热电偶


  铂铑10-铂湖南热电偶(S型湖南热电偶)为贵金属湖南热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.02mm,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(SN)为纯铂,故俗称单铂铑湖南热电偶。该湖南热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。


  S型湖南热电偶在湖南热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。它的物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型湖南热电偶具有优良的综合性能,符合国际使用温标的S型湖南热电偶,长期以来曾作为国际温标的内插仪器,“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器,但国际温度咨询委员会(CCT)认为S型湖南热电偶仍可用于近似实现国际温标。


  S型湖南热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。


  仪器仪表行业市场需求潜力巨大


  仪器仪表应用领域广泛,覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面,在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大,对国民经济有巨大倍增和拉动作用,有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述:


  在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下,仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用,给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。仪器仪表是信息产业的源头和组成部分,是信息技术的重要基础。钱学森院士对新技术革命有如下论述:“新技术革命的关键技术是信息技术,信息技术是测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成,测量技术则是关键和基础。”国际上也将信息技术生产行业定性为计算机、通讯、仪器仪表三个行业。


  仪器仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制,是现代化大型重点成套装备的重要组成部分,是信息化带动工业化的重要纽带。据有关资料显示,随着装备水平的提高,仪器仪表在工程设备总投资中的比重已达到18%左右;现代化的宝钢技术装备投资中,有1/3的经费用于购置仪器和自控系统。


  高水平科学研究和高新技术产业的发展迅速提高了对仪器仪表的需求,仪器仪表在实施科教兴国、知识创新和技术创新的过程中,正发挥十分重要的作用。各项高水平的科学实验是不能离开科学仪器的,现代科学的进步也越来越依靠尖端仪器的发展。现代生物、医学、生态环境保护、新材料(纳米材料等)、现代农业的发展等,同样是建立在尖端精密仪器科技的发展基础上。


  仪器仪表已成为现代国防建设技术装备的重要组成部分,我国航天工业的固定资产1/3是仪器仪表和计算机;运载火箭的仪器开支占全部研制经费的1/2左右;导弹的高精度制导、控制,航天精纬测量和红外成像、专用高温实验设备等都是国防装备中的重点产品。


  仪器仪表在探索人类社会可持续发展、抵御自然灾害、依法治国并实施有关法律(质量、商检、计量、环保等)的过程中作为重要实施手段和保障工业被普遍采用。


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