熱電偶的技術優勢:熱電偶測溫范圍寬,性能比擬穩定;丈量精度高,熱電偶與被測對象直接接觸,不受中間介質的影響;熱響應時間快,熱電偶對溫度變化反響靈活;丈量范圍 大,熱電偶從-40~ 1600℃ 均可連續測溫;熱電偶性能牢靠, 機械強度好。運用壽命長,裝置便當。2、熱電偶所產生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關。
電偶必需是由兩種性質不同但契合一定要求的導體(或半導體)材料構成回路。熱電偶丈量端和參考端之間必需有溫差。
將兩種不同資料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因此在回路中構成一個大小的電流,這 種現象稱為熱電效應。熱電偶就是應用這一效應來工作的。
熱電偶實際上是一種能量轉換器,它將熱能轉換為電能,用所產生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數;
2、熱電偶所產生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關;若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。補償導線又分為補償型和延長型兩種,延長導線的化學成分與被補償的熱電偶相同,但是實際中,延長型的導線也并不是用和熱電偶相同材質的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路,如圖所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
從理論上講,任何兩種不同導體(或半導體)都可以配制成熱電偶,但是作為實用的測溫元件,對它的要求是多方面的。兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當兩個接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。為了保證工程技術中的可靠性,以及足夠的測量精度,并不是所有材料都能組成熱電偶,一般對熱電偶的電極材料,基本要求是:
1、在測溫范圍內,熱電性質穩定,不隨時間而變化,有足夠的物理化學穩定性,不易氧化或腐蝕;
2、電阻溫度系數小,導電率高,比熱小;
3、測溫中產生熱電勢要大,并且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數關系;
4、材料性好,機械強度高,制造工藝簡單,價格便宜。
測量方法:熱響應時間比較復雜,不同的試驗條件會有不同的測量結果,這是因為它受熱電偶與周圍介質的換熱率影響,換熱率高,則熱響應時間就短。熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作,對它的結構要求如下:1、組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固。為了使熱電偶產品的熱響應 時間具有可比性,國家標準規定:熱響應時間應在專用水流試驗裝置上進行。該裝置的水流速度應保持0.4±0.05m/s,初始溫度在5-45℃的范圍內,溫度階躍值為40-50℃。在試驗 過程中,水的溫度變化應不大于溫度階躍值的±1%。被試熱電偶的置入深度為150mm或設計的置入深度(選其中較小值并在試驗報告中注明)。
由于該裝置比較復雜,目前只有數單位有這套設備,故國家標準中規定允許生產廠與用戶協商,可采用其他試驗方法,但所給數據必須注明試驗條件。