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熱電偶測溫原理詳解

更新時(shí)間:2022-07-08      點(diǎn)擊次數(shù):3549

熱電偶是利用物理學(xué)中的賽貝克效應(yīng)制成的溫敏傳感器。當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B組成閉合回路時(shí),就構(gòu)成了一個(gè)熱電偶。
    溫度T端為感溫部分,稱為熱端;溫度T0為連接儀表部分,稱為冷端。當(dāng)熱端溫度T和冷端溫度T0不同時(shí),在回路中就產(chǎn)生熱電勢EAB(T, T0 ),這種顯現(xiàn)稱為熱電效應(yīng),這個(gè)電動勢通常稱為熱電勢。熱電式的大小與T和T0之差(稱為溫差)的大小有關(guān)。由熱電偶回路熱電勢的分布理論可知,熱電偶的熱電勢僅僅是熱電偶兩端溫度T和T0的函數(shù)之差,即:
    EAB (T, T0)= EAB(T)- EAB(T0) 式(1.1)
    也就是說,熱電偶的熱電勢等于熱端與冷端溫度T和T0所引起的電勢差。
    實(shí)際測溫中,冷端所對應(yīng)的熱電勢要隨冷端溫度(環(huán)境溫度)的變化而變化。要保證冷端溫度恒定是十分困難的,在一定程度上,測量精度取決于冷端溫度的影響。只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變,熱電動勢才是被測溫度的但只函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定結(jié)點(diǎn)的熱電動勢為0℃時(shí)的熱電動勢。
    由式(1.1)可知,如果當(dāng)T=0時(shí)可得:
    EAB(T0) = EAB(0)- EAB (0, T0) 式(1.2)
    又當(dāng)T0=0時(shí)可得:
    EAB(T) = EAB(T,0)- EAB (0) 式(1.3)
    把式(1.2)和式(1.3)帶入式(1.1)式得:
    EAB(T,0)= EAB(T,T0)+EAB (T0,0) 式(1.4)
    在式(1.4)中,EAB(T,0)是冷端溫度為0℃,熱端溫度為T時(shí)的熱電勢,此值就是成品熱電偶給定的分度表值;EAB(T,T0)是熱端溫度為T,冷端溫度為T0時(shí)的熱電勢,也就是實(shí)際測量到的熱電勢值;EAB (T0,0)是假定冷端溫度為0℃,和實(shí)際冷端溫度為T0時(shí)得到的熱電勢,在實(shí)測中,用集成測溫傳感器AD590測量T0,然后從對應(yīng)熱電偶的分度表中自動查出所對應(yīng)的熱電勢EAB (T0,0),這是次查表求出的值,也就是冷端溫度補(bǔ)償所對應(yīng)的熱電勢值。通過單片機(jī)把實(shí)測到的EAB(T,T0)值與冷端溫度補(bǔ)償EAB (T0,0)值代數(shù)相加,就可得到冷端溫度為0℃,熱端溫度為T時(shí)的熱電勢EAB (T0,0)值,再從分度表中自動查得對應(yīng)于EAB (T0,0)的溫度值,這既是第二次查表求出的值,這個(gè)值就是熱鍛偶熱端所得的實(shí)際溫度。
    在實(shí)際生產(chǎn)中,熱電偶熱端(測量端)與冷端相距很遠(yuǎn),冷端又暴露于空氣當(dāng)中,易受環(huán)境溫度的影響,因而冷端溫度很難保持恒定。為此需要把冷端延伸并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

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