发布时间 : 星期三 文章热电偶与热电阻的简单知识 - 图文更新完毕开始阅读56c9e81c2a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9db9
热电阻与热电偶 发表时间 :2005-11-15 一、温度测量的基本概念
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量 度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点和测量温度的基本单位。目前国际上用 得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
华氏温标(oF 规定:在标准大气压下,冰的熔点为 32度,水的沸点为 212度,中间划分 180等分, 每第分为报氏 1度,符号为 oF 。
摄氏温度(℃规定:在标准大气压下,冰的熔点为 0度,水的沸点为 100度,中间划分 100等分, 每第分为报氏 1度,符号为℃。
热力学温标又称开尔 文 温标, 或 称 绝对 温标,它规定分 子运动停止 时的温度为 绝对 零度, 记 符号为 K 。 国际实用温标是 一个 国际 协议 性温标,它 与 热力学温标 相 接 近 ,而 且复现精 度 高 , 使 用 方便 。目前国 际通用的温标是国际温标 ITS-90。
国际温标(ITS-90 简介如 下。 温度单位
热力学温度(符号为 T 是基本 功手 物理量,它的单位为开尔 文 (符号为 K ,定 义 为水 三相 点的热力学 温度的 1/273.16。 由于以 前的温标定 义 中, 使 用了 与 273.15K (冰点的 差 值来表 示 温度, 因此现 在 仍保 留这各方法 。
根据 定 义 ,摄氏度的大 小 等 于 开尔 文 ,温 差亦可以 用摄氏度 或 开尔 文 来表 示 。
国际温标 ITS-90同 时定 义 国际开尔 文 温度 (符号为 T90 和国际摄氏温度 (符号为 t90
国际温标 ITS-90的通 则
ITS-90由 0.65K 向 上 到普朗克辐射 定 律使 用单 色辐射 实际 可 测量的 最高 温度。 ITS-90是 这样制订 的, 即 在 全 量程中, 任何 温度的 T90值 非常 接 近于 温标 采纳 时 T 的 最佳估计 值, 与直 接测量热力学温度 相比 , T90的测量 要方便 得多,而 且更 为 精密 , 并具 有 很高 的 复现 性。
ITS-90的定 义
第 一 温 区 为 0.65K 到 5.00K 之 间 , T90由 3He 和 4He 的 蒸 气压 与 温度的 关系式 来定 义 。
第 二 温 区 为 3.0K 到氖三相 点 (24.5661K之 间 T90是用 氦 气体温度 计 来定 义 .
第 三 温 区 为 平衡氢三相 点 (13.8033K到 银 的 凝固 点 (961.78℃ 之 间 ,T90是 由 铂电阻 温度 计 来定 义 . 它 使 用 一 组 规定的定 义 固 定点 及利 用规定的 内插 法 来分度 .
银凝固 点 (961.78℃ 以 上的温 区 ,T90是 按 普朗克辐射 定 律 来定 义 的 , 复现 仪器 为 光 学 高 温 计 .
二、温度测量仪表的分类
温度测量 仪 表 按 测温 方式可 分为接 触 式 和 非 接 触 式 两 大 类 。接 触 式 测温 仪 表测温 仪 表 比 较 简 单、 可 靠 , 测量 精 度较 高 ; 但 因 测温 元件 与 被 测 介 质需 要 进行充 分的热 交换 , 需 要一 定的时间 才 能 达 到 热 平衡 , 所 以 存 在测温的 延迟 现 象 , 同 时 受耐 高 温 材料 的 限 制 , 不 能 应 用 于很高 的温度测量。 非 接 触 式 仪 表测温是通过 热 辐射 原 理来测量温度的,测温 元件不需 与 被 测 介 质 接 触 ,测温 范围广 , 不受 测温上 限 的 限 制 , 也不会破 坏被 测物体的温度
场 , 反应速 度 一 般也 比 较 快;但受 到 物体的发 射 率 、测量 距离 、 烟尘 和水气等 外界 因 素 的 影响 , 其 测量 误 差 较大。
三、热电偶和热电阻
在接 触 式 温度测量 仪 表热 电偶 和热 电阻 是 工业 上 最常 用的温度 检 测 元件 。
(一热电偶 1、热 电偶 特点是:
测量 精 度 高 。 因 热 电偶 直 接 与 被 测 对 象 接 触 , 不受 中间 介 质 的 影响 。
测量 范围广 。 常 用的热 电偶从 -50~+1600℃ 均 可 连续 测量, 某些特 殊 热 电偶 最 低 可 测 到 -269℃ (如 金铁镍 铬 , 最高可 达 +2800℃(如 钨 -铼 。
构造 简 单, 使 用 方便 。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 。
2、热 电偶 测量 原 理
热 电偶 是 一 种 感 温 元件 , 它能 将 温度 信 号 转 换成 热 电 势信 号 , 通过 电 气测量 仪 表的 配合 , 就 能测量 出 被 测的温度。热 电偶 测温的基本 原 理是热 电 效 应 。在 由 两种不 同 材料 的 导 体 A 和 B 所组成 的 闭合回路 中 , 当 A 和 B 的 两 个 接点 处 于 不 同 温度 T 和 To 时 , 在 回路 中 就 会 产生 热 电 势 。 这 就 是 所 谓 的 塞贝 克 效 应 。 导 体 A 和 B 称为热 电 极 。温度较 高 的 一 端 (T 〉 叫 工 作端 ( 通 常 焊 接在 一 起 ; 温度较 低 的 一 端 (To 〉 叫 自 由 端 ( 通 常 处 于 某 个 恒 定的温度下 〉 。 根据 热 电 势 与 温度 函 数 关系 。 可制 成 热 电偶 分度表。 分度表是在 自 由 端 温度 To=00C 的 条 件 下得 到 的。 不 同 的热 电偶 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 势 后 , 即可 知道 被 测 介 质 的温度。
3、热 电偶 的 种类及 结 构 形 成 (1热 电偶 的 种类
常 用热 电偶 可 分为标准热 电偶 和 非 标准热 电偶两 大 类 。标准热 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 的标准分度表的热 电偶 ,它有 与 其 配 套 的 显 示 仪 表 可 供选 用。 非 标准化热 电偶 在 使 用 范围 或 数量 级 上 均不及 标准化热 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。
(2热 电偶 的 材料
从 理 论 上 讲 , 任何 两种 导 体 都 可以 配 制 成 热 电偶 , 但 实际上 并 不 是 所 有 材料 都 能 制 作 热 电偶 , 故 对 热 电 极 材料 必须满足 以 下 几 点:
热 电偶材料受 温度 作 用 后 能 产生 较 高 的热 电 势 , 热 电 势 和温度 之 间的 关系最 好呈线 性 或近 似线 性的单值 函 数 关系 ;
能测量较 高 的温度 , 并 在较 宽 的温度 范 国 内应 用 , 经长期 使 用 后 , 物理、化学性能 及 热 电 特性 保 持稳 定 ; 要 求 材料 的 电阻 温度 系 数 要小 , 电阻率 高 , 导 电 性能 好 , 热 容 量 要小 ;
复现 性 要 好 , 便于 大 批生产 和 互 换 , 便于制 定 统 一 的分度表 ; 机械 性能 好 , 材质均 匀 ; 资源丰富 , 价格 便 宜 。