內容編輯熱電偶溫度傳感器
基本資料
熱電偶溫度傳感器是目前溫度測量中使用Zui普遍的傳感元件之一。菲格瑞思熱電偶溫度傳感器除具有結構簡(jiǎn)單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來(lái)測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測量。
主要種類(lèi)和結構
熱電偶溫度傳感器的種類(lèi)及結構形成
1、菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的種類(lèi)
常用熱電偶溫度傳感器可分為標準熱電偶溫度傳感器和非標準熱電偶溫度傳感器兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶溫度傳感器是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶溫度傳感器，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶溫度傳感器在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶溫度傳感器，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶溫度傳感器我國從1988年1月1日起，熱電偶溫度傳感器和
溫度傳感器熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶溫度傳感器為我國統一設計型熱電偶溫度傳感器。
2、菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的結構形式為了保證熱電偶溫度傳感器可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：①組成熱電偶溫度傳感器的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；②兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③補償導線(xiàn)與熱電偶溫度傳感器自由端的連接要方便可靠；④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
冷端的溫度補償
由于菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶溫度傳感器補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶溫度傳感器補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶溫度傳感器連接端的溫度不能超過(guò)100℃。
熱電偶溫度傳感器測量的3大元兇
影響因素之一插入深度
熱電偶 測溫點(diǎn)的選擇是Zui重要的。測溫點(diǎn)的位置，對于生產(chǎn)工藝過(guò)程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。熱電偶插入被測場(chǎng)所時(shí)，沿著(zhù)傳感器的長(cháng) 度方向將產(chǎn)生熱流。當環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì )有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差?？傊?，由熱傳導而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。而插入深 度又與保護管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應該深一些，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動(dòng)等狀 態(tài)有關(guān)，如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數值應由實(shí)驗確定。
影響因素之二熱阻抗增加
在高溫下使用的熱電偶溫度傳感器，如果被測介質(zhì)為氣態(tài)，那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護管的熱阻抗增大；如果被測介質(zhì)是熔體，在使用過(guò)程中將有爐渣 沉積，不僅增加了熱電偶的響應時(shí)間，而且還使指示溫度偏低。
影響因素之三響應時(shí)間
接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此，在測溫時(shí)需要保持一定時(shí)間，才能使兩者達到熱平衡。而保持時(shí)間的長(cháng)短，同測溫元件的熱響應時(shí)間有關(guān)。而 熱響應時(shí)間主要取決于傳感器的結構及測量條件，差別極大。對于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應保持30min以上才能達到平衡；對于液體而言，Zui快也要在5min以上。對于溫 度不斷變化的被測場(chǎng)所，尤其是瞬間變化過(guò)程，全過(guò)程僅1秒鐘，則要求傳感器的響應時(shí)間在毫秒級。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現滯后，而且 也會(huì )因達不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。Zui好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外，熱電偶的測量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細，測量端直徑越小，其熱響應 時(shí)間越短。
Zui后就是熱輻射
以上就是影響熱電偶溫度傳感器測量的四個(gè)因素，在使用的時(shí)候我們應當注意，根據實(shí)際情況，保證Zui佳的測量的效果。
熱電偶溫度傳感器的正確使用方法
一個(gè)產(chǎn)品能用多久？不光取決于產(chǎn)品本身質(zhì)量，使用環(huán)境及使用方法等等都是影響因素，而正確的使用方法則是一個(gè)非常重要的決定因素。熱電偶溫度傳感器應該算是工業(yè)產(chǎn)品，正確的使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數值，保證生產(chǎn)產(chǎn)品合的格率，而且還可節省熱電偶的材料消耗，既節省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導率和時(shí)間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。
1.安裝不當引入的誤差
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話(huà)說(shuō)，熱電偶不應裝在太靠近門(mén)和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍;熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃;熱電偶的安裝應盡可能避開(kāi)強磁場(chǎng)和強電場(chǎng)，所以不應把熱電偶和動(dòng)力電纜線(xiàn)裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差;熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動(dòng)的區域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著(zhù)流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。
2.熱惰性引入的誤差
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當用時(shí)間常數大的熱電偶測溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準確的測量溫度，應當選擇時(shí)間常數小的熱電偶。時(shí)間常數與傳熱系數成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數，除增加傳熱系數以外，Zui有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無(wú)保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時(shí)校正及更換。
3.絕緣變差而引入的誤差
如熱電偶絕緣了，保護管和拉線(xiàn)板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會(huì )引起熱電勢的損耗而且還會(huì )引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達上百度。
4.熱阻誤差
高溫時(shí)，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。
熱電偶溫度傳感器是目前溫度測量中使用Zui普遍的傳感元件之一。菲格瑞思熱電偶溫度傳感器除具有結構簡(jiǎn)單，測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，輸出信號為電信號便于遠傳或信號轉換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來(lái)測量流體的溫度、測量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測量。
主要種類(lèi)和結構
熱電偶溫度傳感器的種類(lèi)及結構形成
1、菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的種類(lèi)
常用熱電偶溫度傳感器可分為標準熱電偶溫度傳感器和非標準熱電偶溫度傳感器兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶溫度傳感器是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶溫度傳感器，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶溫度傳感器在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶溫度傳感器，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶溫度傳感器我國從1988年1月1日起，熱電偶溫度傳感器和
溫度傳感器熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶溫度傳感器為我國統一設計型熱電偶溫度傳感器。
2、菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的結構形式為了保證熱電偶溫度傳感器可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：①組成熱電偶溫度傳感器的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；②兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③補償導線(xiàn)與熱電偶溫度傳感器自由端的連接要方便可靠；④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
冷端的溫度補償
由于菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶溫度傳感器補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使菲格瑞思熱電偶溫度傳感器的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶溫度傳感器補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶溫度傳感器連接端的溫度不能超過(guò)100℃。
熱電偶溫度傳感器測量的3大元兇
影響因素之一插入深度
熱電偶 測溫點(diǎn)的選擇是Zui重要的。測溫點(diǎn)的位置，對于生產(chǎn)工藝過(guò)程而言，一定要具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。熱電偶插入被測場(chǎng)所時(shí)，沿著(zhù)傳感器的長(cháng) 度方向將產(chǎn)生熱流。當環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì )有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測對象的溫度不一致而產(chǎn)生測溫誤差?？傊?，由熱傳導而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。而插入深 度又與保護管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應該深一些，陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些。對于工程測溫，其插入深度還與測量對象是靜止或流動(dòng)等狀 態(tài)有關(guān)，如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數值應由實(shí)驗確定。
影響因素之二熱阻抗增加
在高溫下使用的熱電偶溫度傳感器，如果被測介質(zhì)為氣態(tài)，那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護管的熱阻抗增大；如果被測介質(zhì)是熔體，在使用過(guò)程中將有爐渣 沉積，不僅增加了熱電偶的響應時(shí)間，而且還使指示溫度偏低。
影響因素之三響應時(shí)間
接觸法測溫的基本原理是測溫元件要與被測對象達到熱平衡。因此，在測溫時(shí)需要保持一定時(shí)間，才能使兩者達到熱平衡。而保持時(shí)間的長(cháng)短，同測溫元件的熱響應時(shí)間有關(guān)。而 熱響應時(shí)間主要取決于傳感器的結構及測量條件，差別極大。對于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應保持30min以上才能達到平衡；對于液體而言，Zui快也要在5min以上。對于溫 度不斷變化的被測場(chǎng)所，尤其是瞬間變化過(guò)程，全過(guò)程僅1秒鐘，則要求傳感器的響應時(shí)間在毫秒級。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現滯后，而且 也會(huì )因達不到熱平衡而產(chǎn)生測量誤差。Zui好選擇響應快的傳感器。對熱電偶而言除保護管影響外，熱電偶的測量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細，測量端直徑越小，其熱響應 時(shí)間越短。
Zui后就是熱輻射
以上就是影響熱電偶溫度傳感器測量的四個(gè)因素，在使用的時(shí)候我們應當注意，根據實(shí)際情況，保證Zui佳的測量的效果。
熱電偶溫度傳感器的正確使用方法
一個(gè)產(chǎn)品能用多久？不光取決于產(chǎn)品本身質(zhì)量，使用環(huán)境及使用方法等等都是影響因素，而正確的使用方法則是一個(gè)非常重要的決定因素。熱電偶溫度傳感器應該算是工業(yè)產(chǎn)品，正確的使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數值，保證生產(chǎn)產(chǎn)品合的格率，而且還可節省熱電偶的材料消耗，既節省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導率和時(shí)間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。
1.安裝不當引入的誤差
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話(huà)說(shuō)，熱電偶不應裝在太靠近門(mén)和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍;熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃;熱電偶的安裝應盡可能避開(kāi)強磁場(chǎng)和強電場(chǎng)，所以不應把熱電偶和動(dòng)力電纜線(xiàn)裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差;熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動(dòng)的區域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著(zhù)流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。
2.熱惰性引入的誤差
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當用時(shí)間常數大的熱電偶測溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準確的測量溫度，應當選擇時(shí)間常數小的熱電偶。時(shí)間常數與傳熱系數成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數，除增加傳熱系數以外，Zui有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無(wú)保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時(shí)校正及更換。
3.絕緣變差而引入的誤差
如熱電偶絕緣了，保護管和拉線(xiàn)板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會(huì )引起熱電勢的損耗而且還會(huì )引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達上百度。
4.熱阻誤差
高溫時(shí)，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。
